Estructura y funciones celulares

1. Clase II:
Estructura y
función
celular
Docentes Microbiología general
MEVE0012

2. TAMAÑO BACTERIANO
Si bien existen mega
bacterias y ultra
microbacterias, el tamaño
promedio de un
procarionte es de 1000-
3000 nm (1-3μm) y utiliza
como modelo a E. coli
Mycoplasma
gallisepticum
0,3 a 0,8 μm
Escherichia coli
1-3μm
Thiomargarita magnífica.

3. • Thiomargarita magnifica es una
especie de bacteria quimiótrofa
oxidante de azufre que se halló
creciendo bajo el agua en las hojas
desprendidas de los manglares rojos
del archipiélago de Guadalupe en las
Antillas Menores. Esta bacteria en
forma de filamento es la más grande
jamás descubierta, con una longitud
promedio de entre 10 mm y 20 mm
haciéndola visible al ojo humano y
superando de esta manera a la otra
bacteria gigante Thiomargarita
namibiensis

4. • Dado que Thiomargarita magnifica es
una bacteria, pertenece a los procariotas,
pero su célula incluye un tipo de orgánulo
en sacos de membrana que encapsulan
el ADN de la célula. Su genoma también
es de los más grande entre los
procariotas con más de 11788 genes en
comparación con los otros procariotas
que contienen hasta 3935 genes.

5. TAMAÑO BACTERIANO

6. TAMAÑO BACTERIANO

7. MICROSCOPÍA Y MICROBIOLOGÍA
(El poder de resolución es la distancia que
debe separar dos puntos de fuentes de luz
para que puedan observarse como dos
imágenes distintas) Con la longitud de onda
de la luz amarilla con 0.4 μm, los diámetros
separados más pequeños son de casi 0,2 μm

8. ESTRUCTURAS EN
CÉLULAS EUCARIOTAS
Núcleo
Retículo endoplásmico/
Ribosomas
Aparato de Golgi
Mitocondrias/cloroplastos
Lisosomas
Peroxisomas
Citoesqueleto

9. ESTRUCTURAS EN CÉLULAS EUCARIOTAS
Núcleo
Retículo
endoplásmico/
Ribosomas
Aparato de Golgi
Mitocondrias/clo
roplastos
Lisosomas Peroxisomas Citoesqueleto
El núcleo contiene el genoma de la célula.
Esta limitado por una membrana formada
por un par de unidades de membrana
separadas por un espacio de grosor variable
La membrana nuclear muestra
permeabilidad selectiva por la presencia de
poros, que consisten en varias proteínas
complejas cuya función es importar
sustancias y extraer sustancias del nucleo.

10. ESTRUCTURAS EN CÉLULAS PROCARIOTAS
La célula procariota es
más simple que la
eucariota en todos los
aspectos, con una
excepción: la envoltura
celular es mas
compleja.
Membrana
citoplasmática
Nucleoide Pared Celular
Citoplasma Ribosomas
Pili, flagelos,
cápsula

11. ESTRUCTURAS EN CÉLULAS PROCARIOTAS
La célula procariota es
más simple que la
eucariota en todos los
aspectos, con una
excepción: la envoltura
celular es mas
compleja.
Membrana
citoplasmática
Nucleoide Pared Celular
Citoplasma Ribosomas
Pili, flagelos,
cápsula
El nucleo contiene el genoma de la celula. Esta limitado por
una membrana formada por un par de unidades de membrana
separadas por un espacio de grosor variable.
La membrana nuclear muestra permeabilidad selectiva por la
presencia de poros, que consisten en varias proteinas
complejas cuya funcion es importar sustancias y extraer
sustancias del nucleo.

12. CÉLULA EUCARIONTE VS PROCARIONTE

13. Obligadas
Membrana
citoplasmática
Pared celular
Nucleoide
Citoplasma
Ribosomas
Facultativas
Cápsula/glicocálix
Fimbria y pili
Flagelos
Inclusiones
citoplasmáticas
Esporas
Mycobacterium bovis agente
causal de la Tuberculosis
bovina

14. Obligadas
Membrana
citoplasmática
Pared celular
Nucleoide
Citoplasma
Ribosomas
Facultativas
Cápsula/glicocálix
Fimbria y pili
Flagelos
Inclusiones
citoplasmáticas
Esporas
Mycobacterium bovis agente
causal de la Tuberculosis
bovina

15. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
Es una “unidad de membrana” típica
compuesta por fosfolípidos y hasta 200
diferentes tipos
de proteínas
Las proteínas constituyen casi 70% de la masa
de la membrana

16. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

17. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
FUNCIONES
•Barrera de permeabilidad selectiva y transporte de solutos: Evita pérdida pasiva
de componentes del citoplasma y la entrada indiscriminada de sustancias.
•Conservación de energía: Lugar donde se genera y usa la fuerza motriz de
protones.
•Anclaje de proteínas de membrana: Transporte de sustancias (electrones,
nutrientes, etc.), bioenergéticas y quimiotaxis.

18. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
PROTEÍNAS DE TRANSPORTE
•Acumular solutos dentro de la célula (contra gradiente),
que no traspasan la membrana por difusión simple.
•Altamente específicas (1 tipo de molécula).
•Biosíntesis de ellas es regulada por la célula.
•Necesita energía (protones, ATP, otro).
CLASES DE SISTEMAS DE TRANSPORTE
•Transporte simple: No hay modificación de la molécula.
•Translocación de grupo: Hay modificación de la molécula.
•Sistema ABC: Necesita co-transportador.
1. Permeabilidad de transporte
La membrana citoplasmática forma una barrera hidrofoba impermeable a la mayor
parte de las moléculas hidrofílicas.

19. • https://www.youtu
be.com/watch?v=co
c-yy4qOVs&t=239s
• Membrana celular

20. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
TIPOS DE TRANSPORTE
•Uniportador
•Antiportador
•Simportador

21. Los uniportadores, simportadores y antiportadores son proteínas
que se usan en el transporte de sustancias a través de una
membrana celular.
Los uniportadores están involucrados en la difusión facilitada y
funcionan al unirse a una molécula de sustrato a la vez para
moverla a favor de su gradiente de concentración. Los
simportadores y antiportadores participan en el transporte
activo. Los antiportadores transportan moléculas en direcciones
opuestas, mientras que los simportadores mueven moléculas en
la misma dirección.

22. FUNCIONES
•Evitar el shock osmótico
•Responsable de forma y rigidez de la bacteria
OTRAS PROPIEDADES
•Toxicidad: Lípido A del LPS
•Actuar como antígeno: Polisacárido del LPS (antígeno somático),
ácidos teicoicos y lipoteicoicos.
•Barrera semipermeable: Porinas.
ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR
La presión osmótica interna de la mayor parte de las bacterias
varia de 5 a 20 ATM, como consecuencia de la concentración de
solutos por medio del transporte.

23. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR: PEPTIDOGLICANO
La pared celular bacteriana debe su resistencia a una capa compuesta de
sustancias conocidas como mureína, mucopéptido o peptidoglicano
El peptidoglicano es un polímero
complejo formado por:
•Derivados de azúcares: N-
acetilglucosamina (NAG) y ácido N-
acetilmurámico (NAM).
•Aminoácidos: L-alanina, D-alanina, D-
glutámico y lisina/ácido di-aminopimélico
(DAP).

24. https://www.youtube.com/watch?v=bDew4uAj1Ao
Cuál es la diferencia entre BACTERIAS Gram NEGATIVAS y Gram
POSITIVAS
https://www.youtube.com/watch?v=XLrD6maGq6Y
PARED CELULAR BACTERIANA

25. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR: GRAM POSITIVAS Y NEGATIVAS
Gram (+) Gram (-)

26. COMPONENTES ESPECIALES DE LAS PAREDES CELULARES
DE BACTERIAS GRAMPOSITIVAS
• Peptidoglicano: 90%.
• Ácidos lipoteicoicos (membrana): Cargados
negativamente, participan en unión de Ca++ y
Mg++ para su transporte.
• Ácidos teicoicos (pared): Antígenos de
superficie y adhesinas.
• Polisacaridos
• Proteínas y enzimas:
Autolisinas y transpeptidas
Proteína M (Streptococcus)
Proteína A (Staphylococcus)

27. • Peptidoglicano: 10%.
• Las paredes celulares de
bacterias gramnegativas
contienen tres componentes que
se encuentran fuera de la capa
de peptidoglIcanos:
lipoproteínas, membrana
externa y lipopolisacáridos
COMPONENTES ESPECIALES DE LAS PAREDES CELULARES
DE BACTERIAS GRAMNEGATIVAS
•Las lipoproteínas son la proteína más
abundante desde el punto de vista numérico
en las bacterias gramnegativas. Su función es
estabilizar la membrana externa y fijarla a la
capa de peptidoglucano.
•Membrana externa: Bicapa lipídica,
compuesta de fosfolípidos y lipopolisacáridos
(LPS), función estructural y toxigénica.
•Espacio periplásmico: Entre membranas
plasmáticas. Contiene proteínas que ligan
nutrientes y quimiorreceptores (sensores).
•Porinas: Canales para sustancias hidrofílicas
de bajo peso molecular. Específicas o
inespecíficas.
•Lipopolisacárido (LPS)

28. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR: LIPOPOLISACÁRIDO (LPS)
“Aunque la principal función de la membrana externa es estructural, una importante
propiedad biológica es que resulta “tóxica” para los animales. Se utiliza el término
endotoxina para referirse al LPS (en especial al Lípido A)”
Los LPS de las paredes celulares de bacterias gramnegativas consisten en un
glucolipido complejo, denominado lípido A, el cual esta unido a un polisacárido
constituido por una porción central y series terminales de unidades repetidas

29. PARED CELULAR: MORFOLOGÍA BACTERIANA
Staphylococcus
aureus
Escherichia coli
Campylobacter
jejuni
Leptospira
interrogans
Clostridium botulinum
Actinobacterias

30. PARED CELULAR: MORFOLOGÍA BACTERIANA

31. FROTIS Y TINCIONES: TINCIÓN DE GRAM
Pasos
Tiempo
(min)
Gram
positivas
(color)
Gram
Negativas
(color)
Cristal Violeta 1 min Violeta Violeta
Yodo 1 min Violeta Violeta
Alcohol
10-30
seg
Violeta Incoloras
Safranina 1 min Violeta
Rosa a
rojo
Gram (+)
Gram (-)

32. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR GRAM POSITIVAS Y NEGATIVAS
Escherichia coli Bacillus anthracis

33. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
PARED CELULAR MYCOPLASMAS
Los Mycoplasmas son bacterias que carecen de pared y que no
contienen peptidoglucano
El análisis genómico coloca los Mycoplasmas cerca de las
bacterias grampositivas, a partir de las cuales se derivaron

34. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
CITOPLASMA
• Presión osmótica: intracelular > extracelular
• Ribosomas (70S): polisomas o polirribosomas.
• Inclusiones o gránulos de nutrientes: Azufre, glicógeno, lípidos,
etc.
• Región nuclear o nucleoide

35. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
RIBOSOMAS
Los ribosomas son las estructuras
celulares donde se sintetizan las
proteínas. Se encuentran en el
citoplasma bacteriano y al microscopio
electrónico se presentan como
partículas de unos 16 x 18 nm
Subunidades ribosómicas (A) 30S,
(B) 50S, y (C) 70S

36. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
RIBOSOMAS
Subunidades ribosómicas (A) 30S, (B)
50S, y (C) 70S
Los 20,000 ribosomas de una célula
bacteriana constituyen cerca de una
cuarte parte de todo su volumen. Los
ribosomas no disociados tienen una
velocidad de sedimentación en una ultra
centrífuga de 70 S. Los ribosomas pueden
disociarse en una subunidad grande
(50S) y una subunidad pequeña (30S)que
unidas forman el ribosoma 70 S.

37. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
REGIÓN NUCLEAR O NUCLEOIDE
Nucleoide: Cromosoma condensado, generalmente circular y único
(haploides).
Genoma bacteriano:
• Cromosoma
• Plasmidios o plásmidos
• Transposones
Las células procariotas no tienen un núcleo verdadero; almacenan
su DNA en una estructura conocida como nucleoide

38. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
CROMOSOMA
Genes DNA bacteriano < genes
DNA eucariontes
E. Coli: 4,6 millones bp, 4.300
genes
Célula humana: 1000 veces más
DNA y 7 veces más genes
La mayor parte de las células procariotas tiene un solo cromosoma

39. ESTRUCTURAS OBLIGADAS:
CROMOSOMA
Superenrollado: Para empaquetamiento de
DNA dentro de célula.
Relajado: Replicación y transcripción del DNA.
Topoisomerasas

40. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
PLÁSMIDOS
PLÁSMIDOS: DNA extracromosomal
Entrega propiedades particulares a la bacteria.
Un plásmido es una molécula pequeña de ADN circular. Los
plásmidos están separados físicamente del ADN
cromosómico y se replican de manera independiente.
El término plásmido fue presentado por primera vez por el
biólogo molecular Joshua Lederberg en 1952

41. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
PLÁSMIDOS

42. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
CÁPSULA Y CAPAS SUPERFICIALES
Estructuras derivadas de sustancias secretadas por la bacteria,
como polisacáridos y proteínas, que varían en grosor y flexibilidad
entre bacterias.
NO son parte de la pared celular.
La cápsula contribuye a la capacidad de invasión de la bacteria patógena; las
células encapsuladas son mas resistentes a la fagocitosis

43. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
CÁPSULA Y CAPAS SUPERFICIALES
• Cápsula: Cuando está organizada en forma
de matriz gruesa, que no permite la entrada
de pequeñas moléculas, ejemplo con tinta
china. Tiene mayor fijación a la pared celular.
• Capa mucosa: Cuando no está organizada
como matriz, es menos condensada. Tiene
menor fijación a la pared celular.
FUNCIONES
• Fijación de la bacteria a superficies sólidas.
• Formación de biofilm.
• Dificultan la fagocitosis (menor acceso a Ag)
• Reservorio de agua en condiciones de
desecación

44. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
FIMBRIA O PILI
Fimbria o pili: Apéndices
proteináceos que recubren toda la
superficie bacteriana. Están formados
por subunidades estructurales
denominadas pilinas.
Función: participan en adhesión
celular (adhesinas se ubican en la
punta del pili), transferencia de
material genético (pili sexual) y
movimiento (Ej. Pili tipo IV en
Bacillus, dependiente de ATP).
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/304597
23/

45. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
FIMBRIA O PILI
• Factor de virulencia
• Codificado tanto por genes cromosomales como plasmidiales.
• Se presenta más en Gram (-) que en Gram (+), especialmente en
Enterobacterias.

46. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO O MOTILIDAD BACTERIANA
TIPOS DE MOVIMIENTO
Natación: Mediante flagelos.
Deslizamiento: Sin flagelos. Requiere
contacto entre célula y superficie
sólida.
Tactismos microbianos: Movimientos
dirigidos hacia molécula que actúa
como señal o alejándose de ella.

47. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: FLAGELOS
• Los flagelos bacterianos son rotores helicoidales semirrígidos que
imparten movimiento de rotación a la célula. Apéndices largos y
finos, libres por un extremo y unidos a la célula por el otro.
• Filamentos helicoidales huecos: flagelina.
• Componente antigénico: Antígeno flagelar o H.

48. Componentes: Filamento, gancho y motor (anillos y proteínas).
Movimiento flagelar (rotación): Energía proviene de fuerza motriz de
protones (proteínas Mot).
ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: FLAGELOS
Estructura general del flagelo de una bacteria gramnegativa, como Escherichia coli o
Salmonella typhimurium

49. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: FLAGELOS
La rotación es estimulada por
el flujo de protones a través
del espacio periplásmico en
respuesta a un campo
eléctrico y gradiente de
protones a través de la
membrana (fuerza motriz de
protones)
Un apagador determina la dirección de la rotación
Los anillos externos permanecen estáticos en
contacto con la membrana celular interna y
externa y la pared celular

50. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: FLAGELOS
Disposición flagelar: Polar (monótrica, lofótrica, anfítrica) o
perítrica.
Criterio de clasificación
bacteriana

51. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: FLAGELOS
Gram (+)
Gram (-)

52. • Requiere que exista contacto entre célula y una superficie sólida,
a través de:
• Secreción de poliscárido mucoso: Cianobacterias.
• Pili tipo IV: Bacillus spp.
• Complejo proteico de adhesión: Myxococcus xanthus
• Proteínas de superficie: Flavobacterium johnsoniae
• Más lento que el movimiento flagelar.
• Generalmente en células filamentosas
o bacilares.
ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: DESLIZAMIENTO

53. Quimiotaxis: Respuesta a agentes químicos.
Fototaxis: Respuesta a la luz.
Otros: Aerotaxis (O2), osmotaxis (fuerza iónica), hidrotaxis
(cianobacterias).
Principalmente en bacterias flageladas, pero también en bacterias
deslizantes, cianobacterias filamentosas y archeas.
ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: TACTISMOS MICROBIANOS

54. Quimiorreceptores: Proteínas de membrana que detectan
sustancias atrayentes o repelentes.
ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
MOVIMIENTO BACTERIANO: TACTISMOS MICROBIANOS

55. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
INCLUSIONES CELULARES
Depósitos de sustancias, que generalmente
actúan como reserva, acumulados cuando
al exceso de ellos en la bacteria.

56. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
INCLUSIONES CELULARES: TIPOS
• Polímeros de reserva de carbono: Reservas de energía y
precursores de macromoléculas. Evitan el shock
osmótico. Ácido poli beta hidroxibutírico (PHB) y
glucógeno.
• Polifosfatos y azufre: Polifosfatos para síntesis de ácidos
nucleicos, fosfolípidos o ATP. Reservas de azufre
elemental (S) para la producción de energía o fijación
fototrófica de CO2.
• Inclusiones magnéticas (magnetosomas): Acumulación
de magnetita férrica (Fe3O4), confieren magnetotáxis a
la bacteria (función desconocida: conferir orientación
magnética por ejemplo a bacterias marinas).
• Vesículas de gas: Confieren flotabilidad. Ejemplo:
Cyanobacterias.

57. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
ESPORULACION Y ENDOESPORAS
•La endospora es una estructura de supervivencia que confiere resistencia
a agentes ambientales:
• Temperaturas altas y bajas
• Radiaciones UV
• Radiaciones ionizantes
• Desecación
• Presión osmótica elevada
• Desinfectantes
• Antibióticos
•Mejor estudiadas en géneros Bacillus y Clostridium.
El proceso de esporulación inicia cuando las condiciones nutricionales
se tornan poco favorables, hay casi agotamiento de las fuentes de
nitrógeno o de carbono (o ambas)

58. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
ENDOESPORAS
La esporulación implica la producción de muchas estructuras, enzimas y
metabolitos nuevos junto con la desaparición de varios componentes de la
célula vegetativa.

59. ESTRUCTURAS FACULTATIVAS:
ESPORULACIÓN
La espora es una célula en reposo, muy resistente a la desecación, al calor
y a los compuestos químicos; cuando se encuentra en condiciones nutricionales
favorables y se activa la espora germina para producir una célula vegetativa.

60. ¿Qué sucede con los organismos no pigmentados?
TIPOS DE OBSERVACIONES MICROSCÓPICAS

61. TIPOS DE OBSERVACIONES MICROSCÓPICAS
Observación en fresco
Observación con tinciones
Permite observar:
• Movimiento
• Cambios citológicos (división
celular).
• Inclusiones celulares (vacuolas y
materia grasa).
• La morfología se altera cuando las
bacterias se secan y tiñen.
• Permite observar características
morfológicas y diferencias
microorganismos.

62. TIPOS DE TINCIONES
Tinción simple
Tinción diferencial
Tinción especial
• 1 colorante
• No diferencia bacterias, solo se
ve forma.
• + de 1 colorante
• Permite diferenciar
• Ejemplo: Tinción de Gram,
Tinción Ziehl-Neelsen.
• Permite teñir estructuras específicas
(cápsulas, flagelos, esporas).
• Ejemplo: Tinción de esporas de Wirts-
Cortitlin, Tinción de flagelos de
Leifson, Tinción negativa (cápsula).

63. TÉCNICAS DE MICROSCOPÍA ÓPTICA
• Microscopía de campo claro
• Microscopía de contraste de fases
• Microscopía de campo oscuro
• Microscopía de fluorescencia
Ambas aumentan contraste
y trabajan con frotis en
fresco (sin tinción).
Convencional
Se observa fluorescencia de
compuestos propios de la célula
(ej. Clorofila) o de compuestos
fluorescentes añadidos.

64. TÉCNICAS DE MICROSCOPÍA ÓPTICA
• Microscopía de contraste de interferencia diferencial
• Microscopía de fuerza atómica
• Microscopía confocal
Todas entregan una imagen tridimensional de
la célula (3D)

65. MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA
• Mayor poder de resolución.
• Visualización de moléculas
(ADN) o estructuras celulares.
• Requiere de una preparación
especial de la muestras (cortes
ultrafinos).
vs

66. TINCIÓN DE GRAM
La tinción de Gram diferencia a las bacterias en dos grandes grupos. Se llama
bacterias Gram positivas a aquellas que retienen la tinción azul-violeta, y se
denomina bacterias Gram negativas a las que se decoloran y después se tiñen
con safranina
Hans Christian Gram
Esta diferencia de tinciones se debe a la estructura de las paredes celulares de
ambos tipos de bacterias

67. TINCIÓN DE ZIEHL-NEELSEN
• Tinción diferencial utilizada para la identificación de bacterias Ácido-
alcohol resistentes (Corynebacterium, Nocardia, Mycobacterium)
• No Ácido-alcohol resistentes
Franz Ziehl y Friedrich Neelsen

68. La tinción de esporas es utilizada para la identificación de bacterias esporuladas,
generalmente pertenecientes a los géneros Bacillus y Clostridium
TINCIÓN DE ESPORAS
1. Hacer la extensión de la muestra en suero
fisiológico.
2. Cubrir los portaobjetos con verde malaquita
al 5% y calentarlos durante 5 min
3. Lavar con agua destilada.
4. Cubrir los portaobjetos con safranina al 0,5%
durante 2min.
5. Lavar, dejar secar y observar al microscopio.

69. FROTIS Y TINCIONES

70. Clase II:
Estructura y
función
celular
Docentes Microbiología general
MEVE0012