1. 1- Morfología de las células procariotas
(forma, tamaño, agrupaciones)
2- Estructura de la célula procariota
3- Cubiertas celulares
4- Estructuras externas
5- Citoplasma
6- Formas de resistencia
7- Diferencias con Eucariotas
Tema 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
10. Región
hidrofóbica
Región
hidrofílicaFosfolípidos
Molécula de
fosfolípido
Proteínas integrales de
membrana
3- Cubiertas celulares: 1-La membrana plasmática
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
a)-Modelo estructural: Mosaico Fluido (bicapa lipídica + proteínas)
b)-Composición Química: Lípidos (Fosfolípidos de Glicerol + Ac grasos)
Proteínas (50-80%) (Integrales o periféricas)
11. Barrera 8 nm delimita del exterior. Esencial para la supervivencia
Barrera semipermeable y muy selectiva
Formada por fosfolípidos
• glicerol-P: parte hidrofílica
• ácidos grasos: parte hidrofóbica
Se estabiliza con puentes de H, interacciones hidrofóbicas y cationes Mg+2 y Ca+2
3- Cubiertas celulares: 1-la membrana plasmática
Región Hidrofílica
(polar)
Región Hidrofóbica
(no polar)
Ácidos grasos
Fosfato
Glicerol
Estructura de la bicapa lipídica
c)-Diferencias con eucariotas: 5-25% de los lípidos son esteroles
Excepciones procariotas- Existe esteroles en Mycoplasma y hopanoides (30C) en Bacterias
12. Isopreno
3- Cubiertas celulares: 1-la membrana plasmática
c)-Diferencias en Archaea:
1-Lípidos con enlace eter
BACTERIA
EUKARYA
éter
éster
ARCHAEA
3- Pueden formar monocapas
2-Carecen de Ac. grasos
Fitano
Diéter de glicerol
Bifitano
Tetraéter de glicerol
13. 1.- Barrera de permeabilidad: permite el transporte de nutrientes
y deshechos. Impide la pérdida de solutos. Permeabilidad selectiva
2.- Papel estructural: Anclaje de proteínas de transporte,
quimiotaxis, etc
3.- Conservación de energía: generación de fuerza protónmotriz
Distribución desigual de H+ exterior/interior
Diferencia en la [H+] potencial químico
Distribución desigual de cargas potencial eléctrico
Energización de la membrana fuerza protónmotriz
3- Cubiertas celulares: 1-la membrana plasmática
d) Funciones:
¡el H+ no la atraviesa!
H2O
14. La membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva
Proteínas transportadoras
Saturación del transportador
por el sustrato
Transporte mediado
por transportador
Difusión simple
Concentración externa de soluto
Velocidaddeentradadesoluto
-Alta especificidad
-Permiten acumular nutrientes en contra de gradiente
-Cambio conformacional en la proteína
-Requiere energía
16. Membrana plasmática
Citoplasma
SolutosPared
celular
H2O
Solución isotónica (isosmótica)
Sin movimiento neto de H2O
Solución hipotónica (hiposmótica)
H2O entra en la célula y
puede estallar si la pared
está débil o dañada (lisis osmótica)
Solución hipertónica (hiperosmótica)
H2O sale de la célula causando que
se encoja el citoplasma (plasmolisis)
Células sin pared
En solución hipotónica
3- Cubiertas celulares: 2-LA PARED CELULAR
a) Funciones: - Da forma y rigidez a la célula
-Protege del daño mecánico y rotura osmótica
(Mantiene la presión de turgencia)
hipertónica
18. • Polímeros del disacárido N-acetilglucosamina (NAG) y del ácido N-
acetilmurámico (NAM). (enlaces β1-4)
• Unidos por tetrapéptidos. (enlaces CO-NH)cv
N-acetilglucosamina (NAG)
Ácido N-acetilmurámico (NAM) Puente de pentaglicina
Puente de pentaglicina
Cadena tetrapeptídica
Cadena tetrapeptídica
Cadena tetrapeptídica
Esqueleto de carbohidratosEjemplo de Gram +
3- Cubiertas celulares: 2-LA PARED CELULAR
c) Composición química: El Peptidoglicano
19. Representación esquemática de
la estructura del peptidoglicano
Conexiones entre
unidades peptídicas
(G) N-acetilglucosamina
(M) Ácido N-acetilmurámico
Esqueleto glucídico
Péptidos Puente
intercatenario
-AA enforma D
-Se unen a los azúcares por el NAM
-Los puentes peptídicos son los que confieren rigidez
-El nº de puentes depende de cada bacteria
Características
20. Estructura de una unidad repetida del peptidoglicano
Uniones
peptídicas
Lisozima
Penicilina
Grupo
N-acetilo
L-Alanina
D-Alanina
Ácido meso-
diaminopimélico
N-Acetilglucosamina (G) N-Acetilmurámico (M)
Ácido D-Glutámico
21. GGM M M G
GGM M M G
GG M M G M
GG M M G M
Degradación del peptidoglicano
• Lisozima: Destruye enlaces β(14)
No actua sobre β(13)
• Penicilina: Inhibe la transpeptidación
• Fosfomicina: Inhibe síntesis de M
Pared
Membrana
Lisozima
Entrada H2O Entrada H2O
Entrada H2O Lisis
Solución hipotónica
Solución isotónica
Lisozima
Protoplasto
Protoplasto: célula con membrana
sin pared
Esferoplasto: Célula con restos de
pared
Células bacterianas SIN peptidoglicano
-Mycoplasmas y Thermoplasma (Archaea)
-Archaea- Pseudopeptidoglicano
(No tiene NAM y enlaces β1-3)
- Capa S (paracristalina, son glicoproteínas)
23. Pared celular de Gram +
Proteína asociada
a la pared
Acido
lipoteicoico
Peptidoglicano
Membrana
citoplasmática
Acido teicoico
- Gruesa capa de peptidoglicano (mureína)
- Presencia de ácidos teicoicos:
24. Características de los Ac Teicoicos
-Estructura:
- Son poli-alcoholes de Glicerol (3C) o de Ribitol (5C)
- Uniones ésteres de Fosfato
-Se les unen azúcares y D-Alanina
-Función:
- Interviene en el paso de iones a través de la pared
- Estabilidad estructural de la pared c
- Determinante antigénico del organismo
Pared celular de Gram +
25. -Estrecha capa de peptidoglicano
-Membrana externa formada por proteínas, fosfolípidos y lipopolisacárido (LPS)
-Periplasma: espacio entre la membrana externa y la membrana citoplasmática
Polisacárido O Núcleo del polisacárido
Lipopolisacárido
(LPS)
Membrana
externa
Membrana
citoplasmática
Fosfolípidos
Peptidoglicano
Lipoproteína
Proteína
Lípido A
Porina
Porinas (canales que permiten transporte de
sustancias hidrofílicas de bajo PM)
Periplasma (contiene enzimas hidrolíticos,
proteínas de unión y quimiorreceptores)
La Pared Celular de Gram (-)
Estructura:
Periplasma
26. Estructura y Composición
Polisacárido O específico Núcleo del polisacárido Lípido A
Tóxico
para
animales
-variabilidad antigénica
(Antígeno O)
-sitio de adherencia
bacteriana
-resistencia a fagocitosis
Características del Lipopolisacárido
La Pared Celular de Gram (-)
-Disacárido NAG-P
-Enlace éster con Ac Grasos
LípidoPolisacárido
-Núcleo: KDO (ceto-desoxioctonato)
heptosas, hexosas
-Polisacárido O
(secuencias de 4-5 unidades ramificadas)
27. Funciones del Lipopolisacárido
La Pared Celular de Gram (-)
-Tamiz molecular
-Permite el paso de moléculas pequeñas hidrosolubles
PORINAS-Inespecíficas (canales rellenos de agua)
-Específicas (sitios de unión a sustancias específicas)
-Impide el paso de moléculas de alto PM e hidrofóbicas
(protección frente a agentes antibacterianos: antibióticos, enzimas,
ácidos biliares…).ZONA PERIPLÁSMICA
-Tóxico para animales (Lípido A)- Endotoxinas
-Altamente antigénico (polisacárido O)
-Sitio de adherencia con otras células y adsorción de fagos
Membrana
externa
Periplasma
Membrana
citoplasmática
28. Propiedades Gram-positiva Gram-negativa
Espesor de la pared gruesa (20-80 nm) delgada (10 nm)
Número de capas 1 2
Contenido peptidoglicano
(mureína)
>50% 10-20%
Ácidos teicoicos presencia ausencia
Contenido lípidos y
lipoproteínas
0-3% 58%
Contenido proteínas 0 9%
Contenido lipopolisacáridos 0 13%
Sensibilidad a penicilina Si
No (con
excepciones)
Sensibilidad a lisozima Si No
Diferencias en la pared celular de bacterias
30. Composición: Capas de polisacáridos viscosos localizados fuera pared celular ,
(exopolisacáridos extracelular EPS)
• Cápsulas: mas densas, rígidas e impermeables (glicoproteínas)
• Capas mucilaginosas: más diluidas, flexibles
Funciones:
• Participan en la adherencia a superficies: formación de biopelículas
Ej: Biofilm dental, en materiales, en alimentos
• Mecanismo de defensa bacteriano (frente a fagocitosis y antimicrobianos)
• Mejoran la resistencia a desecación, uv,
•Altamente antigénica (antígeno K)
4- Estructuras externas:1-Cápsula o Glicocalix
B- ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
31. Biopelícula formada en superficie
de un catéter
Biopelícula formada sobre una hoja
Ejemplos de biopelículas
Exopolisacárido bacteriano
Biopelículas microbianas
“Comunidades de microorganismos que crecen
adheridos a superficies y rodeados de una
matriz polimérica secretada por ellos”
Superficie de
acero
32. Impacto de las biopelículas…
Extracción y
conducción de
petróleo y aceitesSistemas de
refrigeración
Elaboración de
alimentos
Agua de bebida
Tratamiento aguas
residuales
Implantes médicos
Boca
Biocorrosión o biodeterioro
33. Fimbrias en Neisseria gonorrhoea
4- Estructuras externas:2-Fimbrias o Pili
-Fimbrias
-Filamentos proteícos
-Son hereditarios
-Son apéndice cortos y finos (3-10 nm diámetro)
Función: Adhesión a superficies (patógenos) y
formación de películas en líquidos
Factores de virulencia
-Pili
-Similar fimbrias, más largos (1ó2 por cel)
-Son más anchos que fimbrias (9-10 nm diámetro)
-Función: Adhesión
Determinados genéticamente por plásmidos
Conjugativos, CONJUGACION BACTERIANA
(transferencia de ADN)
Receptores de virus bacterianos
34. Lofótricos
Anfítricos
Perítricos
- Polares (monótricos, anfítricos, lofótricos)
- Perítricos (alrededor de la célula)
4- Estructuras externas:3-Flagelos
a) Función: Movilidad (respuesta a estímulos, factor de virulencia)
b) Distribución:
Son filamento largos, finos (20nm Ø) y flexibles
Monótricos
35. Filamento
Flagelina
Gancho
Anillo L
Anillo P
Proteína
Mot
Memb
citopl
Periplasma
Peptidoglicano
Membrana
externa
(LPS)
Anillo MS
Proteínas
Fli
Proteína
Mot
1.- Filamento
Forma helicoidal
Paso cte
Subunidades de flagelina
2.- Gancho
Une el filamento a la base motora
Formado por un solo tipo de
proteína
3.- Cuerpo basal
-Anclaje del flagelo:
(anillos/varillas centrales)
• Anillo L: En LPS solo en G(-)
•Anillo P
•Anillo MS
-Motor: Proteínas Mot: Alrededor
anillo MS
• Canaliza flujo de protones
• Provocan la rotación flagelar
-Proteínas Fli responden a
señales intracelulares
4- Estructuras externas:3-Flagelos
c) Estructura
4- Estructuras externas:3-Flagelos
37. Carrera
Tumbo
d) Movimiento flagelar
4- Estructuras externas:3-Flagelos
-Filamento semirígido
-Movimiento helicoidal (motor=cuerpo basal)
-Energía FPM (1000H+/v)
-Desplazamiento:
.carrera-giro contario a las agujas del reloj
.tumbo-giro en sentido horario
38. d) Movimiento flagelar
4- Estructuras externas:3-Flagelos
-Filamento semirígido
-Movimiento helicoidal (motor=cuerpo basal)
-Energía FPM (1000H+/v)
-Desplazamiento:
.carrera-giro contario a las agujas del reloj
.tumbo-giro en sentido horario
Diferencias con eucariotas:
-Estructura del filamento: microtúbulos
-Movimiento serpenteante
-Energía: ATP
39. ¿Quién es más rápido, un
guepardo o Escherichia coli?
Guepardo, el mamífero más rápido de la
Tierra, alcanza los 110 Km/h
(aproximadamente 25 longitudes corporales/seg)
La velocidad que alcanza una bacteria es de
aproximadamente 0.00017 Km/h
(unas 60 longitudes corporales/seg)
40. Quimiotaxis:
Respuesta bacteriana a señales químicas que dirige la función flagelar
Carrera
Carrera
Tumbo
Tumbo
Carrera
Atrayente
carreras más largas hacia sustancias atrayentes o
en contra sustancias repelentes
proteínas de membrana detectan [sustancia]/tiempo
activan y modulan la rotación del flagelo
Movimiento dirigido o TAXIA
a)Movimiento al azar
b)Quimiorreceptores:
41. Otras Taxias:
Aerotaxis: movimiento en respuesta al O2
Fototaxis: movimiento en respuesta hacia la luz
Proteínas comunes con la quimiotaxis
Fotorreceptores detectar gradientes de luz LUZ
t = 0
t = 2h
42. Flagelo
Cuerpos de inclusión
Ribosomas
Fimbrias
Nucleoide
Cápsula
Pared celular
Membrana celular
Plásmido
-Envoltura celular
(membrana, pared)
-Estructuras externas
(cápsula, fimbrias, pili, flagelo)
-Citoplasma
(Nucleoide, ribosomas, inclusiones)
5- Citoplasma
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
43. 5- Citoplasma: 1-Nucleoide
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
Neisseria gonorrhoeae
Cromosoma bacteriano o genóforo
-Conjunto de genes necesarios para
las funciones celulares básicas
-1 molécula de DNA circular desnudo
-Sin membrana nuclear
-Superenrrollamiento por DNA girasas
Proteínas
Dominio
superenrollado
Región del citoplasma donde se encuentra el material genético
45. Nucleoide
Cromosoma de E. coli
(4,7x106 bases 1300µm, L=2-3µm)
4.500 genes
(Hombre:2,9x109bases 40.000 genes)
46. Replicación del cromosoma bacteriano
-Relajación del DNA Apertura de las hebras
-Origen de replicación único
-Síntesis de DNA bidireccional y semiconservativa
-No existen intrones
Horquilla
de
replicación
ADN
sintetizado
de novo
Origen de
replicación
47. -Circulares de tamaño y número de copias variable
-Existen grupos de incompatibilidad
-Transferibles entre bacterias
-Aportan propiedades o adaptaciones selectivas
Resistencia a antibióticos
Producción de antibióticos
Mecanismos de patogénesis (toxinas)
Capacidades metabólicas
Capacidad de nodulación
Degradación de compuestos xenobióticos
Resistencia a metales pesados
Producción de pigmentos
Plásmido
Elementos genéticos de replicación independiente del cromosoma
Diferencia entre cromosoma y plásmido: los plásmidos no llevan genes
que sean requeridos en todas las condiciones de crecimiento !!
48. Reserva de carbono y energía
Poli-β-hidroxibutirato(PHB):
Polímero dehidroxi-butírico
Se agregan formando gránulos
Glucógeno:
polímero de subunidades de glucosa
Rhodospirillum sodomense
5- Citoplasma: 2-Inclusiones
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
-Inclusiones rodeadas de membranas de lípidos
-Contienen sustancias que almacenan energía (Pi, polisacáridos, azufre..)
1-Gránulos de reserva
1a-Polímeros carbonados
49. Polímero linear de ortofosfatos unidos por enlaces ester. Reserva de energía
Acumulación de S0
En bacterias del azufre
1b- Gránulos de Azufre
5- Citoplasma: 2-Inclusiones
1-Gránulos de reserva
1c- Gránulos de Polifosfato
50. -Partículas cristalinas de magnetita Fe3O4
-Monocapa lipídica
-Dipolo magnético sometido a campos
magnéticos
-Presente en bacterias acuáticas
5- Citoplasma: 2-Inclusiones
2- Magnetosomas
3- Vesículas de gas
-Permiten la flotación
-Mecanismo de movilidad a diferentes alturas
en respuesta a factores ambientales
-Formas de haz (huecas y rígidas)
-Rodeadas de membranas proteícas
impermeables a líquidos pero no a gas
-Presentes en cianobacterias, bacterias
fototrofas púrpuras y verdes, arqueas
51. Formas de reposo de la bacteria
• Metabolismo detenido
• Resistentes condiciones ambientales
adversas
– Desecación
– Altas temperaturas
– Radiaciones UV
– Compuestos químicos
. Características: g. Bacillus y Clostridium
5- ENDOSPORA: Formas de resistencia
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA BACTERIANA
Esporas de Bacillus cereus (color verde), CV (color rosa)
•Formación: Interior celular
Terminal Subterminal Central
52. Exosporio:
Capa proteíca con un 20% carbohidratos
Resistencia a enzimas hidrolíticos
Cutícula o cubierta:
50-80% proteína de la espora, alto contenido
En aminoácidos hidrofóbicos y cisteína.
Absorbe radiaciones,
resistencia a compuestos químicos
Córtex:
Variante de peptidoglicano muy laxo
Contribuye a la resistencia mecánica
y a la deshidratación del citoplasma
Núcleo o Protoplasto:
Célula en estado de reposo
PC, MP, Citoplasma
(Genoma completo condensado y
pocos ribosomas)
Nucleoide
Ribosomas
Pared celular
Estructura de la endospora
5- ENDOSPORA: Formas de resistencia
53. Propiedades del núcleo de la endospora
-No existe síntesis de proteínas ni de RNA
-Alto contenido en Ac dipicolínico
-Se combina con Ca++
-10% del peso seco
-Bajo contenido en agua 10-30%
Consistencia gelatinosa
Termorresistencia
Resistencia productos químicos
Inactivación de enzimas.
-Proteínas SASPs (pequeñas prot Ac-solubles):
Bajan el pH en una unidad
Función:
-Unión a DNA
(Protección frente a UV, desecación
y calor seco)
-Reserva C y energía al germinar la espora
54. Proceso de esporulación o esporogénesis
Célula vegetativa Endospora
Proceso complejo y altamente regulado en el que
participan unos 50 genes.
(tiene lugar en unas 6-10 horas)
- Metabólicamente activa
- Hidratada
- Metabólicamente inactiva
- Deshidratada
Ayuno de
nutrientes !!
Invaginaciones de
las membranas
Síntesis de las
membranas
de las esporas
Deshidratación
Síntesis de proteínas
SASP
y ácido dipicolínico
55. Características Célula vegetativa Endospora
Estructura Célula Gram+ típica, Córtex grueso, cutícula, exosporio
unas pocas Gram-
Apariencia microscópica No refráctil Refráctil
Dipicolínato cálcico Ausente Presente
Contenido en agua Elevado, 80-90% Bajo, 10-25%
Actividad enzimática Elevada Baja
Síntesis macromolecular Presente Ausente
Resistencia al calor Baja Alta
Resistencia a agentes
químicos (H2O2 y ácidos) Baja Alta
Resistencia a radiaciones Baja Alta
Sensibilidad a lisozima Sensible Resistente
Tinción por colorantes Teñibles Sólo teñibles mediante métodos
especiales
pH citoplasmático alrededor de pH7 pH entre 5,5-6,0 (en el núcleo)
Diferencias entre células vegetativas y endosporas
56. Importancia biotecnológica de endoesporas
-Guerra biológica
(esporas de ántrax, 11S)
-Biocontrol
(Bt anti-insectos,
otros anti-hongos)
-Probióticos
(esporas de Bacillus subtilis a pollos
para prevenir enfermedades)
-Problema en la industria alimentaria
Desarrollo de métodos eficaces
de control
Clostriudium botulinum
59. Propiedades Procariota Eucariota
Estructura y función del núcleo:
Membrana nuclear Ausente Presente
DNA Circular y cerrada Lineal, formando los cromosomas
Plásmidos Si No
División No mitosis Mitosis
Reproducción sexual No meiosis Meiosis
Estructura y organización del citoplasma:
Membrana citoplasmática carece de esteroles Existen esteroles
existen hopanoides ausencia de hopanoides
Membranas internas Sencillas Compleja; retículo endoplasmático
Ribosomas 70S 80S
Orgánulos membranosos Ausentes Existen varios
Endosporas Presentes, termorresistentes Ausentes
Vesículas de gas Presentes (en algunas) Ausentes
Formas de motilidad:
Movimiento flagelar Flagelos rotatorios Flagelos o cilios; no rotan.
Movimiento no flagelar Deslizamiento (vesículas de gas) Corriente citoplasmática y movimiento
ameboide; motilidad por deslizamiento
Diferencias en Organización Celular