Estructura y función de las células procariotas

1. Procariotas
Stephen Taylor
i-Biology.net
Traducido con permiso por Aureliano Fernandez
Presentación tomada solo con fines didácticos

2. Tipos de organización celular
Célula procariota Célula eucariota
Célula animal Célula vegetal
Se encuentra en los
Procariontes (Prokarya):
• Bacterias (Bacteria)
• Arqueas (Archaea)
Se encuentra en los Eucariontes (Eukarya):
• Animales (Animalia)
• Plantas (Plantae)
• Hongos (Fungi)
• Protistas (Protista)

3. http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_tres_dominios
Los estudios genéticos y moleculares determinan la actual clasificación de los seres
vivos en tres Dominios, dos de ellos tienen organización celular procariota y son
unicelulares.
http://goo.gl/AAyP3

4. Estructuras de la célula procariota
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_procariota

5. La ultraestructura de E. coli como ejemplo de célula procariota
Membrana plasmática
Pared celular
Fimbrias y pelos (pili)
(pilus, en singular)
nucleoide
citoplasma
flagelo
Ribosomas
Escherichia coli es el microbio
modelo “clásico”, utilizado en
muchas investigaciones genéticas
y patogénicas

6. Estructuras de la célula procariota y funciones
Envolturas celulares
Membrana plasmática:
formada por una bicapa de
fosfolípidos atravesada por
proteínas. Es una barrera
de permeabilidad selectiva
que controla la entrada y
salida de sustancias en la
célula. En procariotas,
además, es el lugar donde
se sintetiza el ATP.
Región
hidrofílica
Región
hidrofílica
Región hidrofóbica
Fosfolípidos
Proteínas

7. Envolturas celulares
Pared celular: Capa rígida
exterior que evita que la célula
estalle (lisis) por la alta presión
osmótica del citoplasma.
Responsable de la forma de la
célula.
El componente fundamental es
el peptidoglicano o mureína (un
derivado de polisacáridos y
aminoácidos) típico de las
bacterias.
La pared le confiere a las células
propiedades importantes (forma,
resistencia en todo tipo de
ambientes, toxicidad).
Existen dos tipos de paredes
celulares, en función de su
estructura y de su comportamiento
ante la tinción de Gram: Pared
gram-positiva (se tiñe de púrpura) y
pared gram-negativa (se tiñe de
rojo).
http://es.wikipedia.org/wiki/Tinci%C3%B3n_de_Gram

8. http://www.sciencephoto.com/media/133827/enlarge
Pared gram-positivaPared gram-negativa
Membrana
plasmática
Membrana
externa (causa
de una mayor
toxicidad y
patogenicidad)
Capa de
peptidoglicano
(mureína)
Más sencilla, pero más gruesaMás compleja, pero más fina

9. ¿Qué es la tinción de Gram?
Las bacterias se pueden clasificar según sean gram-positivas
o gram-negativas. Se refiere a su capacidad de mantenerse
teñidas de púrpura y se utiliza en los cultivos celulares para
identificar bacterias que causan enfermedades.
http://www.microbelibrary.org/images/keen/gramstainkeen.htm
http://learndat.tech.msu.edu/sites/default/files/showcase/Gram_stain/gram
stain.html
http://pathmicro.med.sc.edu/fox/gram-st.jpg
Fijación
Violeta cristal
Lugol
Decoloración
Tinción de contraste
con safranina
Gram positiva Gram negativa

10. Otras envolturas celulares
Cápsula o glicocálix:
En algunas bacterias. Capa más externa
de polisacáridos y proteínas que le
confieren protección, adherencia y
resistencia. Permite la formación de
biopelículas, comunidades de organismos
que se desarrollan en ecosistemas
naturales y en procesos de infección.
Cápsula Glicocálix Biofilm
http://goo.gl/WZjkw
http://es.wikipedia.org/wiki/Biopel%C3%ADcula
Biopelícula de Staphylococcus aureus

11. Nucleoide (o cromosoma bacteriano):
molécula circular de ADN algo
compactada. Sin envoltura nuclear,
disperso por el citoplasma.
Plásmidos: pequeñas moléculas
circulares de ADN con pocos genes (se
pueden transferir de unas bacterias a
otras). Los genes que se encuentran
en los plásmidos confieren
importantes propiedades a la bacteria
(capacidad de conjugación,
producción y resistencia a
antibióticos, producción de toxinas)
http://goo.gl/NuU5i
Material genético
http://goo.gl/sfDq8

12. ADN bacteriano
(1,5mm de
longitud)expulsado al
romperse la pared de
E. coli (3μm)
http://www.sciencephoto.com/media/209576/view
Plásmidos
extraídos de E.
coli
http://www.sciencephoto.com/media/209825/view
Membrana
plasmática
Pared celular
Septo
Nucleoide (ADN)
Bacteria dividiéndose mostrando los dos nucleoides y el septo de separación
transversal (TEM)

13. Ribosomas:
Pequeños gránulos donde se
sintetizan las proteínas.
Formados por dos subunidades
(grande y pequeña) hechas de
ARNr (ARN ribosómico) y
proteínas. Son ligeramente
menores que los de las células
eucariotas. El tamaño se mide en
svedbergs (s), proporcional al
tiempo de sedimentación en una
ultracentrífuga. Los ribosomas
bacterianos son 70s, mientras
que los eucarióticos son 80s
Ribosoma completo
70 s
Subunidad grande
50 s
Subunidad pequeña
30 s
Citoplasma y estructuras citoplasmáticas

14. Apéndices bacterianos:
Flagelos
Flagelos, pelos y fimbrias en E. coli:
http://www.sciencephoto.com/media/12641/view
Apéndices escasos y largos (15-20
μm). Sirven para nadar y
desplazarse. Es una estructura
formada por un filamento hueco, un
codo y un cuerpo basal, compuesta
por unas 20 proteínas diferentes.
Disposición de los flagelos y estructura: http://goo.gl/bNgfO Desplazamiento de bacterias: http://goo.gl/ibRQ

15. Apéndices bacterianos:
Pelos y fimbrias
Apéndices más cortos que los
flagelos. No sirven
desplazarse. Las fimbrias,
muy numerosas, permiten a
la célula adherirse sobre
superficies. Los pelos (pilus
en singular y pili en plural)
son más largos que las
fimbrias y menos numerosos;
se utilizan en la conjugación
bacteriana, para intercambio
de plásmidos y fragmentos
de cromosoma entre una
célula y otra.
Fimbrias: http://www.sciencephoto.com/media/12630/view
Pelo bacteriano uniendo dos células en
conjugación

16. Otras estructuras de la célula procariota
Gránulos e inclusiones:
Con sustancias de reserva (para
obtener energía y acumular
nutrientes), o gas (para flotar en
cianobacterias), o endosporas
(estructuras muy resistentes al
calor y a condiciones adversas).
http://goo.gl/KgwxH
Cianobacterias y vesículas de gas
Inclusiones de reserva
Endosporas

17. Otras estructuras de la célula procariota
Journal of Applied Microbiology
El caso del mesosoma. Detectado como pliegue interno o
invaginación de la membrana plasmática; se le asignó un papel:
-en la formación del tabique de separación al final de la división
celular.
- como punto de anclaje del nucleoide durante la replicación del
ADN.
Hoy se sabe que se trata de una
artefacto creado en el proceso
de preparación y fijación para la
microscopía electrónica.

18. Representación incorrecta de una célula procariota: 1 Cápsula, 2 Pared
celular, 3 Membrana plasmática, 4 Citoplasma, 5 Ribosoma, 6
Mesosoma (no existe en la célula viva), 7 Nucleoide (ADN), 8 Flagelo.

19. ¿Cuáles son las funciones de estas partes de la célula procariota?
Recuerda que estas partes de la célula no están
delimitadas por membranas como en las células
eucariotas, por lo que no podemos llamarlas orgánulos.
Membrana
plasmática
Pared celular
Pili
nucleoide
citoplasma
flagelo
Ribosomas
a) Movimiento
b) Síntesis de proteínas
c) Adhesión, transferencia de ADN
d) Capa protectora, puede ser Gram-
positiva o gram-negativa
e) Contiene enzimas para el metabolismo
f) Región que contiene ADN circular
g) Controla la entrada y salida de sustancias
nucleoide
Membrana plasmática
Pared celular
Pili
Ribosomas
citoplasma
flagelo

20. ¿Qué estructuras puedes identificar en esta micrografía electrónica¿Qué estructuras puedes identificar en esta micrografía electrónica?
pili
nucleoide
ribosomas
Membrana plasmática
Pared celular
(a) Una bacteria
típica con
forma de bacilo
(a) Una sección fina de
Bacillus coagulans (TEM)

21. Los procariotas se reproducen por división o fisión
binaria (mucho más simple que la mitosis en eucariotas)
La bacteria tiene
ADN circular
La célula crece y el anillo de ADN se
replica semiconservativamente
Los anillos de ADN son llevados a lados
opuestos para la división celular
Las nuevas células se denominan células
hijas. Son clones debido a que
contienen idénticos juegos de ADN

22. http://www.umd.umich.edu/casl/natsci/microbio/Micro385/animations/Pop
Growth.swf
El crecimiento de la
población por fisión binaria
será exponencial ( la tasa de
crecimiento aumenta a
medida que pasa el tiempo),
hasta que los recursos
(nutricionales y espaciales)
disminuyan o se agoten.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Curva_de_crecimiento.png
Fases del crecimiento bacteriano
Colonias de Staphylococcus
aureus cultivadas en placa
de Petri
http://www.sciencephoto.com/media/297098/view