Farmacología

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MICROBIOLOGIA MEDICA, JAWEZT, 25A
CAPITULO 2: ESTRUCTURA DE LA CELULA PROCARIOTA
Nucleoide
-Procariotas no tienen un núcleo verdadero; DNA en estructura conocida como nucleoide.
-El DNA de carga negativa es neutralizado, al menos en parte, por poliaminas pequeñas y por iones
de magnesio, pero las proteínas similares a histonas existen en bacterias y tal vez desempeñan una
función similar a la de las histonas en la cromatina de las células eucariotas.
-Las micrografías electrónicas procariotas: revelan membrana nuclear y un aparato mitótico.
-Plantomicetos: tienen nucleoide rodeado por una cubierta nuclear formada por dos membranas.
-Las células procariotas no cuentan con un aparato similar al huso mitótico.
-La región nuclear está llena con fibrillas de DNA.
-El nucleoide en una molécula circular, que varía en tamaño: 0.58 a 10 millones de pares de bases.
-Unas cuantas bacterias han demostrado poseer: dos, tres o cuatro cromosomas diferentes.
-Vibrio cholerae y Brucella melitensis: tienen dos cromosomas distintos.
-Excepción a genoma circular (Borrelia burgdorferi y Streptomyces coelicolor): cromosomas lineales.
-El número de nucleoides (número de cromosomas): depende de las condiciones de proliferación.
-Bacterias de rápido crecimiento tienen nucleoides más grandes que las de crecimiento lento; pero
cuando se presentan múltiples copias, todas son similares (es decir, procariotas son haploides).
Estructuras citoplásmicas
-Las células procariotas carecen de plástidos autónomos, como las mitocondrias y cloroplastos.
-Las enzimas de transporte de electrones se localizan en la membrana citoplásmica.
-Las bacterias a menudo almacenan materiales de reserva en la forma de gránulos insolubles.
-También se denominan cuerpos de inclusión y casi siempre participan en el almacenamiento
de energía o como reservorio de bloques estructurales.
-La mayor parte de las inclusiones celulares están limitadas por una membrana delgada formada por
lípidos, que sirve para separar los cuerpos de inclusión del citoplasma mismo.
-Uno de los cuerpos de inclusión más comunes: ácido poli-β hidroxibutírico, un compuesto similar a
un lípido que tiene cadenas de ácido β hidroxibutírico conectadas a través de enlaces éster.
-Otro producto de almacenamiento: es el glucógeno, un polímero de la glucosa.
-Glucógeno y PHB: fuentes de carbono cuando se reinicia la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.
-Diversos procariotas oxidan compuestos de sulfuro reducidos como ácido sulfhídrico y tiosulfato,
produciendo gránulos intracelulares de azufre elemental.
-Muchas bacterias acumulan reservas de fosfato inorgánico en la forma de gránulos de polifosfato.
-Tales gránulos podrán degradarse y utilizarse como fuentes de fosfato para la producción de ácidos
nucleicos y síntesis de fosfolípidos para mantener el crecimiento.
-Las bacterias tienen proteínas similar a actina y proteínas del citoesqueleto diferentes a la actina de
las células eucariotas, como proteínas adicionales que participan en la formación del citoesqueleto.
-Los homólogos diferentes a la actina y proteínas del citoesqueleto bacteriano participan:
en determinar la forma celular, regulación de la división celular y segregación de cromosomas.
Membrana celular
A. Estructura
-Unidad de membrana, compuesta por fosfolípidos y hasta 200 diferentes tipos de proteínas.
-Las proteínas: 70% de la masa de membrana, proporción más elevada que en mamíferos.
-La membrana procariota no tiene esteroles y la única excepción son los micoplasmas que
incorporan colesterol, en sus membranas cuando se cultiva en medios que contienen esteroles.
-Las moléculas se orientan a sí mismas por la presencia de grupos de glicerol polares en la superficie
y cadenas de compuestos hidrocarbonos no polares en su interior.
B. Función
1) permeabilidad selectiva y transporte de solutos.
2) transporte de electrones y fosforilación oxidativa en especies aerobias.
3) exconcreción de exoenzimas hidrolíticas.

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4) transporte de enzimas de biosíntesis de DNA, polímeros de pared celular y lípidos de membrana.
5) portar receptores y otras proteínas quimiotácticas y otros sistemas sensoriales de transducción.
-50% de la membrana debe estar en estado semilíquido a fin de que ocurra la proliferación celular.
-Con temperaturas bajas, esto se logra al incrementar en gran medida la síntesis e incorporación de
ácidos grasos no saturados en los fosfolípidos de la membrana celular.
1. Permeabilidad de transporte.
-La membrana forma barrera hidrófoba impermeable a moléculas hidrofílicas.
-Existen mecanismos (transporte) que permiten que la célula transporte nutrientes hacia el interior.
-Estos sistemas de transporte trabajan contra gradiente de concentración con el fin de incrementar
-Hay tres mecanismos de transporte generales que participan en el transporte de membrana:
a. Transporte pasivo. Este mecanismo depende de la difusión, no utiliza la energía y funciona sólo
cuando el soluto se encuentra en concentraciones más elevadas fuera de la célula.
-La difusión simple explica la entrada de muy pocos nutrientes, lo que incluye el oxígeno disuelto,
dióxido de carbono y el agua misma; no proporciona velocidad ni selectividad.
-La difusión facilitada no utiliza energía, de forma que el soluto nunca alcanza una concentración
interna mayor que la que existe fuera de la célula.
-Los conductos de proteínas forman conductos selectivos, facilitan el paso de moléculas específicas.
-La difusión facilitada es común en eucariotas, pero es poco común en células procariotas.
-El glicerol es uno de compuestos que penetran en las células procariotas por difusión facilitada.
b. Transporte activo. nutrientes se concentran más de 1 000 veces por transporte activo.
-Hay dos tipos de mecanismos de transporte activo, lo que depende de la fuente de energía
utilizada: transporte acoplado con iones y transporte con casete unido a ATP (ABC).
1) Transporte acoplado con iones.
-Estos desplazan, una molécula por membrana celular siguiendo un gradiente iónico previamente
establecido, como una fuerza de movimiento por sodio o de movimiento por protones.
-Tres tipos básicos: transporte simple, transporte paralelo y transporte antiparalelo (antiport).
-El transporte acoplado con iones es en particular común en microorganismos aerobios, que tienen
mayor facilidad para generar una fuerza de desplazamiento de iones que anaerobios.
2) Transporte ABC.
-Este mecanismo emplea ATP directamente para transporte de solutos hacia el interior de la célula.
-En bacterias gramnegativas el transporte de varios nutrientes se facilita por proteínas de unión
específicas que se ubican en el espacio periplasmático; en células grampositivas las proteínas de
unión se encuentran fijas a la superficie externa de la membrana celular.
-Se desencadena la hidrólisis de ATP y se utiliza la energía para abrir los poros de la membrana y
permitir el movimiento unidireccional de los sustratos hacia el interior de la célula.
c. Translocación de grupo. Además del transporte verdadero, en el cual un soluto se desplaza a
través de la membrana sin cambio en su estructura, las bacterias utilizan un proceso denominado
translocación del grupo (metabolismo vectorial) para llevar a cabo la captación neta de ciertos
carbohidratos (glucosa y manosa) el sustrato sufre fosforilación en el proceso de transporte.
-Una proteína transportadora de membrana sufre fosforilación en el citoplasma a expensas del
fosfoenolpiruvato; la proteína transportadora fosforilada se une al azúcar libre en cara exterior de la
membrana, es transportada al citoplasma y liberada en forma de carbohidrato unido a un fosfato.
-Tales sistemas de transporte de carbohidratos se denominan sistemas de fosfotransferasas.
d. Procesos especiales de transporte. El hierro es esencial para proliferación de las bacterias.
-En condiciones anaerobias este elemento por lo general se encuentra en estado de oxidación +2.
-En condiciones anaerobias dicho metal por lo común se encuentra en estado de oxidación +3.
-Los compartimientos internos de los animales prácticamente no contienen hierro libre, pues se
encuentra secuestrado en complejos como las proteínas transferrina y lactoferrina.
-Algunas bacterias patógenas utilizan mecanismos fundamentalmente diferentes que incluyen
receptores específicos que se unen a la transferrina y lactoferrina del hospedador.
-El hierro se retira y transporta hacia el interior de la célula por un proceso dependiente de energía.

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2. Transporte de electrones y fosforilación oxidativa.
-Los citocromos y otras enzimas y componentes de la cadena respiratoria incluyen ciertas
deshidrogenasas que se ubican en la membrana celular.
-La membrana celular bacteriana es un análogo funcional a la membrana mitocondrial.
3. Excreción de exoenzimas hidrolíticas y patogenia de las proteínas.
-Todos los organismos que dependen de macromoléculas como fuente energética excretan enzimas
que desdoblan los polímeros hasta subunidades pequeñas para penetrar la membrana celular.
-Las bacterias (G+ y G-) las secretan al medio externo o en el espacio periplasmático entre la capa de
peptidoglucano y la membrana externa de la pared celular en el caso de las bacterias G-.
-En G+, las proteínas se secretan directamente, en G- deben atravesar la membrana externa.
-Seis vías de secreción de proteínas en las bacterias: sistemas de secreción tipos I, II, III, IV, V y VI.
-Los sistemas de secreción tipos I y IV: se han descrito para bacterias G+ y G-.
-Los sistemas de tipos II, III, V y VI: se han encontrado sólo en bacterias G-.
-Las proteínas secretadas por vías tipos I y III: atraviesan membrana interna y externa en un paso.
-Las proteínas secretadas por los tipos II y V: cruzan la MI y ME en paso separados.
-Las proteínas secretadas por tipo II y V: se sintetizan como preproteínas tienen secuencia de
señales de 15 a 40 AA en amino terminal, requieren un sistema secundario para el transporte MI.
-Elastasa, fosfolipasa C y exotoxina A: son secretadas por este sistema en Pseudomonas aeruginosa.
-La vía de tipo IV: secreta toxinas polipeptídicas (contra eucariotas) o complejos de proteína-DNA ya
sea entre dos células bacterianas o entre una bacteriana y una eucariota.
-B. pertussis y H. pylori poseen sistemas de secreción tipo IV: que median la secreción de la toxina de
la tos ferina y el factor inductor de interleucina-8, respectivamente.
-La secreción de tipo VI: en P. aeruginosa, contribuye a patogenicidad en fibrosis quística.
4. Funciones de biosíntesis. La membrana celular, sitio de lípidos transportadores sobre los cuales se
ensamblan subunidades de pared celular así como de biosíntesis de enzimas de la pared celular.
-Las enzimas para la síntesis de fosfolípidos también se ubican en la membrana celular.
5. Sistemas quimiotácticos. capacidad de atracción y repulsión se unen a receptores bacterianos.
-Hay al menos 20 quimiorreceptores diferentes en la membrana de E. coli, algunos de los cuales
también actúan como el primer paso en el proceso de transporte.
Pared celular
-La presión osmótica interna de la mayor parte de las bacterias varía de 5 a 20 atm como
consecuencia de la concentración de solutos por medio del transporte activo.
-En la mayor parte de los entornos, esta presión sería suficiente para hacer estallar la célula si no
se contara con la presencia de una pared celular con fuerza tensil elevada.
-Debe su resistencia a diversas sustancias: mureína, mucopéptidos o peptidoglucanos.
-Las bacterias se clasifican como: G+ o G- con base en su respuesta a la tinción de Gram.
-La tinción de Gram depende de la capacidad de ciertas bacterias (G+) para retener un complejo de
cristales de color violeta además de yodo después de un breve lavado con alcohol o acetona.
-Las bacterias G- no retienen el complejo de colorante, pero se tiñen con safranina (color rojo).
-Así: las bacterias G+ adquieren un aspecto violáceo, las bacterias G- se ven de color rojo.
-La diferenciación entre estos grupos refleja diferencias fundamentales en sus envolturas celulares.
-Además de brindar protección osmótica, la pared celular desempeña una función esencial en la
división celular, también sirve como preparador para su propia biosíntesis.
-Varias capas de la pared son sitios de determinantes antigénicos mayores de la superficie celular.
-La pared no muestra permeabilidad selectiva; pero, una capa de la pared G- (la membrana externa)
evita el paso de moléculas relativamente grandes.
A. Capa de peptidoglucanos
-Polímero complejo constituido de tres partes:
-Moléculas de N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico y un grupo de enlaces peptídicos cruzados.
-La estructura básica es la misma en todas las especies bacterianas.
-Las cadenas tetrapeptídicas laterales y los enlaces peptídicos varían de una especie a otra.

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-En muchas paredes G- los enlaces cruzados consisten de unión peptídica directa entre el grupo
amino de una cadena lateral del ácido diaminopimélico (DAP) y el grupo carboxilo terminal de la
cadena secundaria lateral de d-alanina.
-Las cadenas laterales tetrapeptídicas tienen ciertas características importantes en común.
-La mayor parte tiene: 1 (l-alanina), 2 (d-glutamato), 4 (d-alanina).
-Posición 3 es más variable: la mayoría de G- tienen (ácido diaminopimélico) u (otro aminoácido).
-Ácido diaminopimélico: precursor inmediato de glicina en biosíntesis bacteriana de dicho AA.
-El hecho de que las cadenas de peptidoglucanos tengan enlaces cruzados significa que cada capa de
peptidoglucanos tiene una sola molécula gigante.
-En G+ hay hasta 40 hojas de peptidoglucanos, constituye 50% del material de la pared celular.
-En G- parece haber sólo una o dos hojas, que constituye 5 a 10% del material de la pared.
-La bacteria adquiere su forma, para cada especie en particular, por la estructura de su pared celular.
B. Componentes especiales de las paredes celulares de bacterias G+
-Tienen ácidos teicoico y teicurónico, constituye 50% de la pared y 10% del peso seco de la célula.
-Además, algunas paredes de bacterias grampositivas pueden contener moléculas de polisacáridos.
1. Ácidos teicoico y teicurónico. El término ácido teicoico abarca la totalidad de la pared celular,
membrana o polímeros capsulares que contienen glicerofosfato o residuos de ribitol fosfato.
-Polialcoholes con enlaces fosfodiéster, unidos con otros carbohidratos y con d-alanina.
-El ácido teicoico es en parte la causa de la carga negativa de la superficie celular en su conjunto.
-Tipos de ácidos teicoico: ácido teicoico de la pared que tiene unión covalente con peptidoglucanos
y ácido teicoico de la membrana que tiene unión covalente con glucolípidos de la membrana.
-Estos últimos tienen asociación con los lípidos, se han denominado ácidos lipoteicoicos.
-Junto con peptidoglucanos, constituyen red polianiónica o matriz que proporciona: funciones de
elasticidad, porosidad, fuerza tensil y propiedades electrostáticas de la envoltura.
-La mayor parte de los ácidos teicoicos: contienen grandes cantidades de d-alanina, unida a la
posición 2 o 3 de glicerol o a la posición 3 o 4 del ribitol.
-En algunos ácidos teicoicos más complejos la d-alanina se une a uno de los residuos de azúcar.
-Además de la d-alanina, otros pueden unirse a los grupos hidroxilo libres del glicerol y ribitol:
glucosa, galactosa, N-acetilglucosamina, N-acetilgalactosamina o succinato.
-Los ácidos teicoicos constituyen la principal superficie de los antígenos de especies G+ y su
accesibilidad para los Ac es evidencia que se encuentran en la superficie externa del peptidoglucano.
-En el neumococo los ácidos teicoicos portan antígenos determinantes llamados antígeno Forssman.
-En el Streptococcus pyogenes, LTA se asocia con proteína M, protruye desde la membrana celular a
través de la capa de peptidoglucanos.
-Las largas moléculas de proteína M junto con LTA forman microfibrillas que facilitan la unión de S.
pyogenes a las células animales.
-Ácidos teicurónicos: polímeros similares, pero repiten unidades, que incluye carbohidratos ácidos
(como N-acetilmanosurónico o ácido d-glucosurónico) en lugar de ácido fosfórico.
-Se sintetizan en lugar de los ácidos teicoicos cuando hay limitación en la disponibilidad de fosfato.
2. Polisacáridos. paredes celulares de bacterias G+ tienen: carbohidratos neutros (manosa,
arabinosa, ramnosa y glucosamina), azúcares ácidos (ácido glucurónico y ácido manurónico).
-Se ha propuesto que dichos carbohidratos existen como subunidades de polisacáridos en la pared.
C. Componentes especiales de las paredes celulares de bacterias G-
-Tres componentes fuera de peptidoglucanos: lipoproteínas, membrana externa y lipopolisacáridos.
1. Membrana externa. es diferente químicamente de todas las demás membranas biológicas.
-Su hoja interna es igual a la de la membrana celular, la hoja externa contiene lipopolisacáridos.
-La membrana externa excluye moléculas hidrófobas, característica poco común en las membranas
biológicas y sirve para proteger a la célula de sustancias nocivas, como las sales biliares.
-Es de esperarse que la membrana externa excluya también a moléculas hidrofílicas.
-Posee conductos especiales, formados por proteínas porinas, que permiten la difusión pasiva de
compuestos hidrofílicos de bajo peso molecular como azúcares, aminoácidos y ciertos iones.

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-Las moléculas grandes de antibióticos penetran la membrana externa con relativa lentitud, lo que
explica la resistencia relativamente elevada a los antibióticos de las bacterias G-.
-La permeabilidad de la membrana externa varía ampliamente de un género bacteriano a otro.
-P. aeruginosa tiene una membrana externa que es 100 veces menos permeable que la de E. coli.
-Las porinas de diferentes géneros bacterianos tienen diferentes límites de exclusión, que van desde
pesos moleculares de casi 600 en E. coli a más de 3 000 en P. aeruginosa.
-Un segundo grupo de proteínas de membrana externa, se comportan como porinas: LamB y Tsx.
-LamB: receptor para el bacteriófago lambda, es una porina inducible.
-Tsx: receptor para el bacteriófago T6, participa en difusión de nucleósidos y aminoácidos.
-La membrana externa también contiene un grupo de proteínas menos abundantes que participan
en el transporte de moléculas específicas, como vitamina B12 y complejos de hierro sideróforo.
-La membrana externa se conecta a la capa de peptidoglucanos y a la membrana citoplásmica.
-La conexión con peptidoglucanos está mediada por lipoproteínas de la membrana externa.
-Las proteínas de membrana externa se sintetizan en ribosomas unidos a la superficie citoplásmica
de la membrana celular; se desconoce la forma en que se transfieren a la membrana externa.
2. Lipopolisacáridos (LPS). En G-, glucolípido complejo, denominado lípido A, el cual está unido a un
polisacárido constituido por una porción central y series terminales de unidades repetidas.
-El lípido A se encuentra embebido en la hoja externa de la membrana a la cual se unen los LPS.
-Estos últimos se sintetizan en membrana citoplásmica y se transportan a su posición exterior final.
-La presencia de LPS es necesaria para la función de muchas proteínas de la membrana externa.
-Lípido A: unidades de disacárido de glucosamina fosforilada, se a ácidos grasos de cadena larga.
-Ácido hidroximirístico β: ácido graso de 14 carbonos, es característico de este lípido.
-Otros ácidos grasos, con sus grupos sustitutos de fosfatos, varían de acuerdo al género bacteriano.
-Unidades de repetición: son disacáridos, tetrasacáridos o pentasacáridos lineales o ramificados.
-Las unidades de repetición se conocen como antígeno O.
-Los carbohidratos del antígeno O cubren la superficie bacteriana, excluyen compuestos hidrófobos.
-Los LPS con carga negativa forman enlaces no covalentes por cationes divalentes (Ca2+ y Mg2+).
-Esto estabiliza la membrana y proporciona una barrera para las moléculas hidrófobas.
-El retiro de los cationes divalentes con quelantes o desplazamiento con antibióticos policatiónicos,
(polimixinas y aminoglucósidos) permeabilizan membrana externa a moléculas hidrófobas grandes.
-LPS: son extremadamente tóxicos para los animales, se denominan endotoxinas de bacterias G-.
-Se encuentran unidas a la superficie celular y se liberan sólo cuando las células sufren lisis.
-Si los LPS se desdoblan en polisacáridos y lípido A, la toxicidad se relaciona con lípido A.
-El antígeno O es muy inmunógeno en animales vertebrados.
-El número de tipos antigénicos es muy grande: solamente de Salmonella se identifica más de 1 000.
-No todas G-, tienen LPS en membrana externa compuesta por unidades repetidas de oligosacáridos.
-Los glucolípidos de la membrana externa de las bacterias (Neisseria meningitidis, N. gonorrhoeae,
Haemophilus influenzae y Haemophilus ducreyi) poseen glucanos relativamente cortos, ramificados.
-Estos glucolípidos pequeños se han comparado con estructuras truncadas de LPS de “tipo R”, que
carecen de antígeno O y que son producidos por mutantes de bacterias entéricas como E. coli.
Lipooligosacáridos (LOS)
-Se han identificado epitopos en todos los LOS que simulan estructuras del hospedador y que
pueden permitir que estos microorganismos eviten la respuesta inmunitaria del hospedador.
-Unos LOS (N. gonorrhoeae, N. meningitidis y H. ducreyi) poseen residuos de N-acetillactosamina
a similares desde el punto inmunoquímico a precursores del antígeno i de los eritrocitos humanos.
3. Lipoproteínas. unen la membrana externa con las capas de peptidoglucanos.
-Tienen 57 AA y constituyen repeticiones de secuencias de 15 aminoácidos. presentan enlaces
peptídicos con residuos de DAP de las cadenas laterales de tetrapéptidos de peptidoglucanos.
-Lipídico: tioéter de diglicérido unido a cisteína, enlace no covalente con membrana externa.
-Las lipoproteínas son la proteína más abundante en las células G- (700 000 moléculas por célula).
-Su función es estabilizar la membrana externa y fijarla a la capa de peptidoglucano.

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4. Espacio periplásmico. Espacio entre las membranas interna y externa, contiene la capa de
peptidoglucano y una solución de proteínas que se comporta como un gel.
-El espacio periplásmico representa casi 20 a 40% del volumen celular.
-Proteínas periplásmicas: fijadoras (aminoácidos, azúcares, vitaminas, iones), enzimas, (fosfatasa
alcalina y 5′-nucleotidasa), enzimas destoxificadoras (lactamasa β y fosforilasa de aminoglucósidos).
-Tiene altas concentraciones de polímeros muy ramificados de d-glucosa con ocho a 10 residuos.
-oligosacáridos derivados de membrana: participa en la regulación osmótica, porque las células que
crecen en medios con baja osmolaridad incrementan su síntesis de estos compuestos en 16 veces.
Cápsula y glucocáliz
-Muchas bacterias sintetizan grandes cantidades de polímeros extracelulares: polisacáridos.
-Con excepción (cápsulas de ácido poli-d-glutámico de Bacillus anthracis y Bacillus licheniformis).
-cápsula y capa mucilaginosa: con frecuencia se utilizan para describir capas de polisacáridos.
-También glucocáliz: material que se encuentra fuera de la célula y que contiene polisacáridos.
-Si glucocáliz tiene asociación laxa con la célula y no excluye partículas: capa mucilaginosa.
-Los polímeros extracelulares son sintetizados en la superficie de la célula bacteriana.
-Dextranos (poli-d-glucosa) y levanos (poli-d-fructosa) a partir de sacarosa: homopolímeros.
-Los polímeros que tienen más de un tipo de monosacáridos: heteropolímeros.
-La cápsula contribuye a la capacidad de invasión de la bacteria patógena; las células encapsuladas
están protegidas de la fagocitosis a menos que estén cubiertas con anticuerpos anticapsulares.
-El glucocáliz participa en la adherencia bacteriana a las superficies de células hospedadoras.
-S. mutans posee la capacidad para adherirse al esmalte de los dientes por medio de su glucocáliz.
-Las células bacterianas permanecen atrapadas en el glucocáliz, donde forman una capa conocida
como placa dental; los productos ácidos excretados por estas bacterias causan caries dental.
-El glucocáliz y su formación a partir de sacarosa: explican la caries dental y sacarosa en humanos.
División celular
-La mayor parte de las bacterias se dividen por fisión binaria en dos células hijas iguales.
-Partición tabique): consecuencia del crecimiento hacia el interior de la membrana citoplásmica
y la pared celular a partir de direcciones opuestas hasta que se separan dos células hijas.
-Los cromosomas se duplican en número antes de la división y se distribuyen en cantidades iguales.
-Las bacterias carecen de huso mitótico pero el tabique se forma de manera tal que separa los
cromosomas de las dos células hijas, que previamente se formaron por replicación cromosómica.
-Esto se logra mediante la unión de los cromosomas a la membrana celular.
-Finalización de replicación de DNA: activa síntesis de membrana en sitios de unión de cromosomas.
Agrupamiento celular
-Si las células permanecen unidas durante la división, se originan agrupaciones características.
-Dependiendo del plano de división y el número de divisiones a través del cual las células
permanecen unidas, pueden presentarse las siguientes formas durante la replicación:
-Cocos: cadenas (estreptococos), pares (diplococos), haces cúbicos (sarcinas) o placas planas.
-Bacilos: cadenas (estreptobacilos), pares (diplobacilos).
-Después de la fisión de algunas bacterias, ocurren movimientos característicos luego de la división.
-Un “movimiento de latigazo” puede colocar las células en posiciones paralelas.
-Divisiones repetidas y movimientos de latigazo: en forma repetida dan origen a un “palizada”.
-La disposición en palizada es característica de los bacilos diftéricos.
BIBLIOGRAFÍA
CAPÍTULO 6: METABOLISMO MICROBIANO
Síntesis de peptidoglucano de la pared celular
-Inicia con síntesis escalonada en citoplasma de: UDP-ácido N-acetilmurámico-P-ANCA péptido.
-N-acetilglucosamina se une al UDP y se convierte a UDPácido N-acetilmurámico por condensación
con fosfoenolpiruvato y reducción.
-Los aminoácidos del P-ANCA péptido se añaden de manera secuencial, con cada adición catalizada
por una enzima diferente y cada una participando en el desdoblamiento de ATP a ADP + Pi.

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-El complejo UDP-ácido N-acetilmurámico-pentapéptido se une al bactoprenol (lípido de membrana)
y recibe una molécula de N-acetilglucosamina de UDP.
-Algunas bacterias (Staphylococcus aureus) forman un derivado pentaglicina en una serie de
reacciones que utilizan glicil-tRNA como donador; el polisacárido completo se polimeriza a un
intermediario oligomérico antes de ser transferido al extremo en crecimiento de un polímero
de glucopéptido en la pared celular.
-Los enlaces cruzados finales se llevan a cabo por una reacción de transpeptidación en la cual el
grupo amino libre de residuos de pentaglicina desplaza el residuo terminal d-alanina del
pentapéptido vecino.
-La transpeptidación es catalizada por un grupo de enzimas denominadas proteínas transportadoras
de penicilina (PBP), que producen la unión covalente de la penicilina y otros antibióticos lactámicos β
en forma covalente debido en parte a similitudes estructurales entre estos antibióticos y precursores
pentapeptídicos.
-Algunos PBP tienen actividad de transpeptidasa o carboxipeptidasas, sus tasas controlan el grado de
formación de enlaces cruzados en peptidoglucano (factor importante en tabicación celular).
-La vía biosintética es de particular importancia en la medicina, porque proporciona la base para la
acción antibacteriana selectiva de los fármacos quimioterapéuticos.
-A diferencia de las células hospedadoras, las bacterias no son isotónicas con los líquidos corporales.
-Su contenido se encuentra bajo altas presiones osmóticas y su viabilidad depende de que se
conserve la integridad de la capa de peptidoglucano en la pared celular a lo largo del ciclo celular.
-Cualquier compuesto que inhiba algún paso en la biosíntesis de peptidoglucano ocasiona que la
pared de la célula bacteriana en crecimiento se debilite con destrucción subsiguiente de la célula.
Síntesis de los lipopolisacáridos de la envoltura celular
-La biosíntesis de grupos terminales de repetición da a la envoltura celular especificidad antigénica.
-Obsérvese la similitud con la síntesis de peptidoglucano: en ambos casos un grupo de subunidades
se unen con un líquido transportador en la membrana y más tarde son transferidos al extremo del
polímero en crecimiento.
Síntesis de polímeros capsulares extracelulares
-Los polímeros capsulares, se sintetizan por medios enzimáticos a partir de subunidades activas.
-No se ha implicado en este proceso a transportadores de lípidos unidos a la membrana.
-La presencia de una cápsula a menudo está determinada por situaciones ambientales: por ejemplo,
los dextranos y levanos sólo pueden sintetizarse al utilizar el disacárido sacarosa (fructosa-glucosa)
como la fuente de la subunidad apropiada y, por tanto, su síntesis depende de la presencia de
sacarosa en el medio.
Síntesis de gránulos alimenticios de reserva
-Cuando los nutrientes están presentes en cantidades excesivas con respecto a las necesidades para
crecimiento, las bacterias convierten algunos nutrientes a gránulos alimenticios de reserva.
-Los principales: almidón, glucógeno, poliβ-hidroxibutirato y volutina, polifosfato inorgánico.
-El tipo de gránulo formado es específico para una especie dada.
-Los gránulos sufren degradación cuando hay agotamiento de los nutrientes exógenos.
Patrones de respiración
-La respiración requiere de una membrana cerrada.
-En las bacterias, la membrana es la membrana celular.
-Los electrones pasan desde un reductor químico a un oxidante químico a través de un
grupo específico de transportadores de electrones en la membrana y como consecuencia se
establece la fuerza motriz protónica; el retorno de protones a través de la membrana
se acopla con la síntesis de ATP.
-El reductor para la respiración con frecuencia es NADH y el oxidante a menudo es el oxígeno.
-En las fuentes de reductores utilizados para generar NADH se muestra una notable diversidad
microbiana y muchos pueden utilizar aceptores de electrones diferentes al oxígeno.

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-Los sustratos para el crecimiento orgánico se convierten a metabolitos focales que pueden reducir
NAD+ a NADH ya sea por la vía de monofosfato de hexosa o por el ciclo del ácido tricarboxílico.
-Pueden generarse reductores adicionales durante el desdoblamiento de algunos sustratos de
crecimiento, por ejemplo, ácidos grasos.
-Algunas bacterias (quimiolitótrofas) son capaces de usar reductores inorgánicos para la respiración.
-Estas fuentes incluyen: hidrógeno, hierro ferroso, varias formas reducidas de azufre y nitrógeno.
-ATP por respiración y NADPH generado por reductores puede usarse para favorecer ciclo de Calvin.
-Iones y compuestos diferentes al O2 pueden utilizarse como oxidantes terminales en la respiración.
-Esta capacidad para la respiración anaerobia es un rasgo microbiano de amplia distribución.
-Los aceptores adecuados para los electrones incluyen el nitrato, sulfato y dióxido de carbono.
BIBLIOGRAFÍA
CAPÍTULO 7: GENÉTICA MICROBIANA
-Los plásmidos se identificaron como elementos genéticos pequeños que transportan genes y
son capaces de replicación independiente en bacterias y levaduras.
-La introducción de fragmentos de restricción de DNA en un plásmido permite que los fragmentos se
amplifiquen varias veces.
-La amplificación de regiones de DNA puede lograrse con enzimas bacterianas: reacción en cadena
de polimerasa (PCR) u otro método basado en enzimas de amplificación de ácido nucleico.
-El DNA amplificado y digerido con enzimas de restricción apropiadas puede insertarse en plásmidos.
-Los genes pueden colocarse bajo el control de promotores bacterianos de alta expresión.
-Genética bacteriana: fomento la ingeniería genética tanto en células procariotas como eucariotas.
-Esta tecnología es causa del notable avance en el campo de la medicina que ha ocurrido hoy en dia.
Estructura de DNA y RNA
-La mayor parte del DNA son bicatenarias, bases complementarias (A-T; G-C) unidas por hidrogeno.
-La orientación es antiparalela: una cadena de 5′→ 3′ y su cadena complementaria 3′→ 5′.
-La complementariedad de las bases permite que (cadena de plantilla) proporcione la información
para la copia con la expresion de la informacion en la otra cadena (cadena de codificación).
-Cada giro de la hélice tiene un surco mayor y un surco en espejo.
-Muchas proteínas con la capacidad de unirse al DNA y regular la expresion génica interactúan con el
surco mayor, donde los átomos que comprenden las bases se encuentran más expuestos.
-Cada una de las cuatro bases se une a una fosfo-2′-desoxirribosa para formar un nucleótido.
-El esqueleto fosfodiester con carga negativa del DNA se encuentra en contacto con el solvente.
-La longitud del DNA por lo común se expresa en miles de pares de bases o pares de kilobases (kbp).
-Un virus pequeño puede contener una sola molecula de DNA de menos de 0.5 kbp, en tanto que el
DNA del genoma que codifica a la Escherichia coli tiene más de 4 000 kbp.
-Cada par de bases está separado de la siguiente por 0.34 nm, longitud de cromosoma E. coli: 1 mm.
-Las dimensiones de celula bacteriana son 1 000 veces más pequeñas, es evidente que existe un
plegamiento o superenrollado, lo que contribuye a la estructura física de la molecula in vivo.
-Función del RNA: comunicación de la secuencia génica del DNA en forma de RNA mensajero a los
ribosomas (transcripción y traducción).
-Las RNA varían en tamaño desde RNA pequeñas, que contienen menos de 100 bases hasta mRNA,
que pueden transportar mensajes genéticos que se extienden hasta varios miles de bases.
-Ribosomas bacterianos contienen tres tipos de rRNA: de 120, 1 540 y 2 900 bases y varias proteínas.
-Las moléculas de rRNA en los ribosomas de células eucariotas son un poco más grandes.
-La expresion de genes individuales cambia en respuesta a las demandas fisiológicas.
-El tRNA y rRNA tienden constituyen en conjunto más de 95% del RNA total en la celula bacteriana.
-Unas cuantas moléculas de RNA parecen funcionar como enzimas (ribozimas).
-Se describe nueva clase de moléculas de RNA denominada RNA pequeño de interferencia (siRNA).
-siRNA: RNA bicatenarias de 20 a 25 nucleótidos de longitud, desempeñan diversas funciones.

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-En algunas se ha demostrado que funcionan como reguladores, ya sea al unirse cerca del extremo 5′
del mRNA, con lo que se evita que los ribosomas traduzcan el mensaje o que formen pares de bases
directamente con una tira de DNA cerca del promotor, evitando la transcripción.
Genoma de células procariotas
-La mayor parte de genes procariotas son transportados en los cromosomas bacterianos.
-Con pocas excepciones, los genes bacterianos son haploides.
-La mayor parte de los genomas procariotas (>90%) consiste en una sola molecula de DNA circular
que contiene desde 580 kbp a más de 5 220 kbp de DNA.
-Unas cuantas bacterias (Brucella melitensis, Burkholderia pseudomallei y Vibrio cholerae) tienen
genomas que consisten en dos moléculas de DNA circular.
-Muchas bacterias contienen genes adicionales en los plásmidos: varían desde varios hasta 100 kbp.
-Los círculos de DNA están cerrados (cromosomas y plásmidos bacterianos), que tienen información
genética necesaria para su propia replicación, lo que se denomina: replicones.
-Algunas bacterias causan enfermedad en organismos superiores porque: poseen genes específicos
que actúan como determinantes patógenos.
-Estos genes se agrupan en el DNA, lo que se conoce como: isla de patogenicidad.
-Estos segmentos pueden ser grandes (200 kbp) y codifican: un grupo de genes de virulencia.
-Las islas de patogenicidad:
1) tienen un contenido diferente de G + C del resto del genoma.
2) tienen relación estrecha entre los cromosomas con los genes de tRNA.
3) están rodeados por repeticiones directas.
4) genes para la patogenia (adhesinas, invasinas y exotoxinas), las que participar en la movilización.
-Los genes esenciales para el desarrollo bacteriano (“genes domesticos”) son transportados en los
cromosomas y los plásmidos transportan genes relacionados con funciones especializadas.
-Muchos plásmidos codifican genes que median la transferencia de un organismo a otro, así como
de otros genes relacionados con adquisición por la disposición genética de DNA.
-Por tanto: los genes con orígenes evolutivos independientes pueden asimilarse por los plásmidos
y más tarde se diseminan ampliamente entre la población bacteriana.
-Se ha observado modificación entre las: poblaciones bacterianas de resistencia, originada por
plásmidos a los antibióticos después de su uso liberal en hospitales.
-Los transposones son elementos genéticos que contienen varios genes, lo que incluye aquellos
necesarios para la migración de un locus genético a otro.
-Al hacerlo de esta forma, crean mutaciones de inserción.
-La participación de transposones relativamente cortos 0.75 a 2.0 kbp), conocidos como elementos
de inserción, producen la mayor parte de las mutaciones de inserción.
-Estos elementos de inserción (secuencias de inserción) transportan solo los genes para las enzimas
necesarias a fin de favorecer su propia transposición a otro locus genético, no pueden replicarse.
-Los transposones portan genes para: resistencia antibiótica, rodeados por secuencias de inserción.
-Los transposones no contienen la informacion genética necesaria para su propia replicación.
-La selección de transposones depende de su propia replicación como parte de un replicón.
DNA bacteriano
-La replicación DNA bacteriano se desplaza en ambas direcciones (replicación bidireccional).
-Las dos cadenas de ADN se separan, se usan como plantilla (replicación semiconservadora).
-La estructura donde dos cadenas se separan y ocurre nueva síntesis: horquilla de replicación.
-La replicación del cromosoma bacteriano es un proceso estrechamente controlado; el número de
cada cromosoma (más de uno) por celula en desarrollo disminuye entre uno y cuatro.
-Algunos plásmidos tienen 30 copias de una bacteria y las mutaciones causan un menor control de la
replicación de plásmidos, lo que puede dar origen a un número mayor de copias.
-Replicación de DNA circular bicatenario: inicia en locus ori, implica interacción con varias proteínas.
-Los sitios de origen (ori) y de terminación (ter) para la replicación se ubican en puntos opuestos.
-El superenrollado de DNA giran similar a un cable telefónico, acorta la longitud de la molecula.

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-Topoisomerasas: corta en forma transitoria una o ambas cadenas de DNA para extender el DNA.
-Las topoisomerasas son esenciales y singulares, por tanto sitio de acción de algunos antibióticos.
TRANSFERENCIA DE DNA
-Puede suponer: lo haploide del genoma bacteriano limita la plasticidad genómica de una bacteria.
-La distribución de diversas bacterias en el medio ambiente proporciona un amplio acervo genético
que contribuye a su notable diversidad genética a través de mecanismos de intercambio genético.
-El intercambio genético bacteriano está tipificado por la transferencia de fragmentos relativamente
pequeños de genoma donador a una celula receptora, seguida de su recombinación genética.
-La recombinación genética bacteriana es muy diferente a la fusión de los gametos observadas en las
células eucariotas; demanda que este DNA donador se replique en el organismo recombinante.
-La replicación puede lograrse a través de la integración del DNA donador en un cromosoma del
receptor o mediante el establecimiento de DNA donador como un replicón independiente.
Restricción y otras limitantes de la transferencia génica
-Las enzimas de restricción (endonucleasas de restricción) proporcionan a las bacterias mecanismos
para diferenciar entre su propio DNA y el DNA de otros orígenes biológicos.
-Estas enzimas hidrolizan el DNA en sitios de restricción: secuencias de DNA desde 4 a 13 bases.
-Los fragmentos de DNA pueden prepararse de manera selectiva: base de la ingeniería genética.
-Cada cepa posee un sistema de restricción que es capaz de ocultar estos sitios de reconocimiento
en su propio DNA al modificarlos mediante metilación o adición de residuos de citosina en el sitio.
-Dichos sistemas de modificación de la restricción caen en dos grupos amplios:
Tipo I: las actividades de restricción y modificación se combinan en una proteína con subunidades.
Tipo II: consiste en endonucleasas y metilasas separadas.
-Una consecuencia biológica directa de la restricción puede ser el desdoblamiento del DNA donador
antes de que tengan la oportunidad de establecerse como parte del replicón recombinante.
-Muchos receptores en ingeniería genética son disfuncionales en genes res: restriccion-modificacion.
-Algunos plásmidos son capaces de replicarse solo en un grupo de bacterias con relación estrecha.
-Otros plásmidos (plásmidos de resistencia a fármacos), se replican en amplia gama recombinantes.
BIBLIOGRAFÍA