PRIMERA CLASE CITOLOGIA MICROBIANA

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PRIMERA CLASE CITOLOGIA MICROBIANA

  1. 1. Citología y morfologíabacterianaCátedra de Microbiología
  2. 2. BibliografíaBrock, Madigan, Martinko, Parker. 2000 Biología de losmicroorganismos, 8 ed, Prentice HallPrescott, Harley, Klein 1999 Microbiología, McGraw-HillInteramericana.Página web de la Cátedra.www.fq.edu.uyPágina de la Universidad de Wisconsin:www.bact.wsic.edu
  3. 3. Esquema• Microorganismos, qué son?.• Tamaño y forma• Diferentes formas de organización celular• Pared (gram +, gram-, Archaea)• Membrana.• Citoplasma y genoma.• Estructuras típicas:– Fimbrias, pili, flagelo, endoesporas, inclusionescitoplasmáticas, cápsula.• Diferencias entre Bacteria, Archaea yEucarya.
  4. 4. Qué son losmicroorganismos?• Organismos que no pueden verse a simplevista, al menos en parte de su ciclo• Organismos que viven como células aisladaso entidades que contienen acidos nucleicoscapaz de replicarse, por lo menos en partede su ciclo.• Incluye algas, hongos, protozoarios,bacterias y virus.
  5. 5. Historia Microbiología• 1664, Robert Hooke, células vegetales.• 1673, Anton van Leeuwenhoek, mercader detelas, describe los microorganismos.• 1877, Robert Koch, método de tinción,desarrollo de medios de cultivo sólido.
  6. 6. Microscopios• Ojo humano 0.2mm.• Microscopio óptico , resoluciónmáxima 0.2 micras (1 micra).• Microscopio electrónico, resoluciónmáxima 0.5nm
  7. 7. PROCARIOTAS
  8. 8. TAMAÑO: célula eucariota versus célulaprocariota
  9. 9. Tamaños
  10. 10. Formas
  11. 11. cocos bacilos espirilosFORMA DE LAS BACTERIAS
  12. 12. Area de superficie vs. volumenTamaño pequeño →intercambiomás eficiente, permite mayorvelocidad metabólica
  13. 13. Estructura celular
  14. 14. Pared celular• Bacteria:– Gram positivo– Gram negativo– Sin pared• Archaea:– Diversas estructuras– Sin pared
  15. 15. Funciones de la pared• Rigidez (mantener la forma, evitar lalisis).• Comunicación con el medio exterior.• Puede estar involucrada enpatogenicidad (LPS)• Barrera para algunas moléculas.• Espacio periplásmico (enzimas detransporte, hidrolíticas, etc.)
  16. 16. Formación de ProtoplastosAltaconcentraciónde solutosBaja concentraciónde solutosLisozima -- proteína que rompe el enlaceglicosídico 1-4 en el peptidoglicano
  17. 17. Gram + Gram-Bacteria
  18. 18. MUREÍNA O PÉPTIDO-GLICANOCompuesto químico característico de bacterias.
  19. 19. Estructura del Peptidoglicano
  20. 20. Pared Celular Gram Positiva
  21. 21. Acidos TeicoicosPolisacáridos ácidos de paredes de Gram positivosUnidos covalentemente al peptidoglicano(OH del C6 de NAM)Atraviesan la pared y alcanzan la superficie de la bacteriaUnión hidrofóbica a la membrana celular
  22. 22. Otros compuestos químicoscaracterísticos de la pared de Gram+• Ácidos teicurónicos• Ácidos micólicos
  23. 23. Membrana Externa de Gram NegativosPorinas - proteinas que permiten el pasaje de moléculaspequeñas a través de la membrana-- específicas e inespecíficas
  24. 24. Lipopolisacárido (LPS)Solo en bacterias Gram negativasParte de la membrana externa
  25. 25. Lipopolisacárido (LPS)• Lípido A (NAG-P + grupos acilos)• Núcleo del polisacárido– contiene KDO (cetodesoxioctonato) otroscarbohidratos (ramnosa, ácido galacturónico)– usualmente específico de especies• O-antigeno– número de repeticiones variables– también contiene carbohidratos– específico de cepa• A menudo tóxico para animales - endotoxina• Crea superficies densamente hidrofílicas
  26. 26. Periplasma de E. coliProteínas de peiplasma de E.coli.Proteínas de uniónpara amino acidos (e.g. histadina, arginina)para azúcares (ej. glucosa, maltosa)para vitaminas (ej. thiamina, vitamina B12)Para iones (ej. fosfato, sulfato)Enzimas de biosíntesisEnsamblado de mureínaformación de fimbriasEnzimas de degradaciónde polímerosfosfatasasproteasasEnzimas detoxificantesBeta-lactamasas (e.g. penicillinasa)Fosforilación de aminoglicósidos
  27. 27. • Algunas bacterias no poseen pared• Mycoplasma• Membrana celular mas gruesa puedentener esteroles y lipoglicanos.• Pleiomórficos
  28. 28. Pared celular de Archaea• No contiene peptidoglicano• Puede ser de– pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+– pseudomureina cubierta de proteina,tiñe G+– monocapa superficial de proteina oglicoproteina, sin pseudomureina (alg halófilos,alg.metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G-• Existen Archaea sin pared
  29. 29. Pseudopeptidoglicano deArchaea
  30. 30. Funciones de la pared• Rigidez y resistencia osmótica (mantener laforma, evitar la lisis).• Comunicación con el medio exterior.• Puede estar involucrada en patogenicidad(LPS)• Barrera para algunas moléculas (porinas engram negativos).• Espacio periplásmico (enzimas detransporte, hidrolíticas, etc.)
  31. 31. Cómo se sintetiza la pared?
  32. 32. Síntesis de Peptidoglicano•Bactoprenol (C55 alcohol isoprenoide) -- carrier lipídico que transportael disacáride pentapeptido del citoplasma al periplasma y lo inserta enla pared celular en crecimiento•La transpeptidación, es inhibida por penicilina
  33. 33. TranspeptidaciónInhibido por la penicilina G.
  34. 34. Síntesis de peptidoglicano: transpeptidaciónInhibido por la penicilina G.
  35. 35. Síntesis de la pared celularLa pared celular se abre por autolisinas y se deposita nuevo péptidoglicano
  36. 36. Estructura:• Bicapa fosfolipídica con proteínasembebidas; puede contener tambiénhopanoides de estructura similar alcolesterol.• En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,algunas forman monocapas.La membrana celular
  37. 37. Estructura de la MembranaCitoplasmática
  38. 38. Los lípidos en Bacteria y Archaeatienen diferentes enlaces químicosEster - Bacteria Eter - Archea
  39. 39. Funciones de MembranaCitoplasmática• Barrera de Permeabilidad– sólo moléculas pequeñas, sin carga,hidrofóbicas, pueden atravesar la membrana pordifusión.• Ancla de Proteínas– transporte, generación de energía, quimiotaxis• Generación de fuerza proton motriz En fototrofas: Intracitoplasmáticas, soportan elaparato fotosintético(Vesículas, túbulos, tipo tilacoides)• Síntesis de pared, y estructuras extracelulares.
  40. 40. Membranacitoplasmática de E. coli
  41. 41. Estructura celular procariota - DNA• No tiene núcleo. El DNA está en el citoplasma:“nucleoide” : zona que ocupa el DNA.• Es haploide. Genoma: una única molécula de DNA de doblecadena, circular.• El genoma contiene 1 - 6 x 106pares de bases (bp) enprocariotas de vida libre; 1000-5000 genes• No contiene histonas.• Puede contener otros elementos genéticos noindispensables para la vida: plásmidos y genomas fágicos.
  42. 42. Procariotas• No tienen membrana nuclear.– No hay porcesamiento del ARNm– La transcripción está ligada a latraducción.
  43. 43. Tamaño del Genoma
  44. 44. DNA Cromosomal
  45. 45. Citoplasma• Proteínas (enzimas, complejosenzimáticos, estructurales)• Ribosomas (70S: 55 proteínas, rRNA 5S,16S, 23S)- polisomas• mRNA, tRNA• Otras macromoléculas, solutos• Sin estructura visible al microscopio• No tienen citoesqueleto.
  46. 46. Estructuras características• Estructuras con funciones específicas.• No todos los microorganismos las tienen.• Son características de género y especie(taxonomía)• Ejemplos:– fimbrias, flagelo, pili, endoespora, cápsula,inclusiones citoplasmáticas
  47. 47. Fimbrias - Pili• Fimbria - filamento proteicocorto, involucrado enfunciones de adhesión asuperficies.• Pelo sexual - unión a célulareceptora durante laconjugación.
  48. 48. Flagelos
  49. 49. Flagelo> 40 genes involucrados1000 H+/ revolución
  50. 50. Sólo detectados por técnicas de tinción específicasFlagelos
  51. 51. Barra 0,5 micrasAnaerobaculum mobile sp. nov.Flagelo insertado lateralmente
  52. 52. Endosporas• Resistencia al calor, radiación, desecación.• Producidas principalmente por los géneros Bacillus yClostridium• Permite la supervivencia en ambientes desfavorables• DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas• Luego de la activación por stress, la disponibilidad denutrientes dispara la germinación y el crecimiento• La localización de la espora en la célula puede serusada para la identificación
  53. 53. Estructura de la espora
  54. 54. Acido DipicolinicoCaracterístico de endosporas
  55. 55. Fromación de esporasA- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central(filamento axial)B- Uno de los cromosamas se rodea de membrana plasmática.C- el protoplasto es rodeado por la célula madreD- se sintetizan las cubiertas de la espora.E- se elimina agua, se forma estructura resistente al calor.F- se libera la espora por lisis de la célula madre.En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.
  56. 56. Inclusionescitoplasmáticas• Algunas bacterias tienen estructuras internas– gránulos de almacenamiento - polifosfato,azufre,polihidroxibutirato (PHBs)– vesículas de gas – flotación– Carboxisomas, clorosomas.
  57. 57. InclusionescitoplasmáticasOrganismos dondese encuentranComposición FunciónGlicógeno Varias bacterias(E. coli)poliglucosa Reserva de C yenergíaPolihidroxiButiratoVarias bacterias(Pseudomonas)Polímero dedihidroxibutiratoReserva de C yenergíaPolifosfato Varias bacterias(Corinebacterium)Polímeros defosfatoReserva defosfatoGránulos de S Fotótrofas del SLitótrofas del SS elemental Reserva de SVesículas de gas Bacterias acuáticas EstructuraproteicaflotaciónMagnetosomas Algunas bacterisacuáticasMagnetita Fe3O4 Orientación encampomagnéticoCarboxysomas BacteriasautotróficasEnzimas fijaciónde CO2Fijación deCO2Chlorosomas Bacterias verdes Lípidos, proteínasbacterioclorofilaCaptura de laluz
  58. 58. Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)
  59. 59. Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)
  60. 60. Otros polisacáridosextracelulares• Glicocalix: Material externo a la pared celular– Cápsulas - Material en la superficie celular– Capas mucilaginosas - Material adherido, menosfuertemente– Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+, G-y Archaea. Pueden constituir la pared• Funciones– Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)– Protección contra desecación– Protección contra virus, toxinas– Adhesión a superficies (células, objetos inanimados)formación de biofilms.
  61. 61. GlicocalixTinción negativaMicroscoíaelectrónica
  62. 62. Tinción negativa
  63. 63. Diferencia entre la estructura celular deBacteria, Archaea y EucaryaPropiedad Bacteria Eucarya ArchaeaMembrananuclearNO SI NOOrganelos NO SI NOTamañoribosoma70S 80S 70SPeptidoglicanoen la paredSI NO NOEsteroles enmembranaNO(hopanoides)SI SILípidos demembranaEster unidosa glicerolEster unido aglicerolEter,ramificados

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