Este documento presenta información sobre la citología y morfología bacteriana. Cubre temas como el tamaño y forma de las bacterias, su estructura celular incluyendo la pared celular, membrana y citoplasma, y estructuras características como fimbrias, flagelos y endosporas. También describe las diferencias entre la estructura celular de bacterias, archaeas y eucariotas.

1. Citología y morfología
bacteriana
Cátedra de Microbiología

2. Bibliografía
Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2000 Biología de los
microorganismos, 8 ed, Prentice Hall
Prescott, Harley, Klein 1999 Microbiología, McGraw-Hill
Interamericana.
Página web de la Cátedra.
www.fq.edu.uy
Página de la Universidad de Wisconsin:
www.bact.wsic.edu

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, inclusiones
citoplasmáticas, cápsula.
• Diferencias entre Bacteria, Archaea y
Eucarya.

4. Qué son los
microorganismos?
• Organismos que no pueden verse a simple
vista, al menos en parte de su ciclo
• Organismos que viven como células aisladas
o entidades que contienen acidos nucleicos
capaz de replicarse, por lo menos en parte
de su ciclo.
• Incluye algas, hongos, protozoarios,
bacterias y virus.

5. Historia Microbiología
• 1664, Robert Hooke, células vegetales.
• 1673, Anton van Leeuwenhoek, mercader de
telas, describe los microorganismos.
• 1877, Robert Koch, método de tinción,
desarrollo de medios de cultivo sólido.

6. Microscopios
• Ojo humano 0.2mm.
• Microscopio óptico , resolución
máxima 0.2 micras (1 micra).
• Microscopio electrónico, resolución
máxima 0.5nm

7. PROCARIOTAS

8. TAMAÑO: célula eucariota versus célula
procariota

9. Tamaños

10. Formas

11. cocos bacilos espirilos
FORMA DE LAS BACTERIAS

12. Area de superficie vs. volumen
Tamaño pequeño →intercambio
más eficiente, permite mayor
velocidad metabólica

13. Estructura celular

14. Pared celular
• Bacteria:
– Gram positivo
– Gram negativo
– Sin pared
• Archaea:
– Diversas estructuras
– Sin pared

15. Funciones de la pared
• Rigidez (mantener la forma, evitar la
lisis).
• Comunicación con el medio exterior.
• Puede estar involucrada en
patogenicidad (LPS)
• Barrera para algunas moléculas.
• Espacio periplásmico (enzimas de
transporte, hidrolíticas, etc.)

16. Formación de Protoplastos
Alta
concentración
de solutos
Baja concentración
de solutos
Lisozima -- proteína que rompe el enlace
glicosídico 1-4 en el peptidoglicano

17. Gram + Gram-Bacteria

18. MUREÍNA O PÉPTIDO-GLICANO
Compuesto químico característico de bacterias.

19. Estructura del Peptidoglicano

22. Pared Celular Gram Positiva

23. Acidos Teicoicos
Polisacáridos ácidos de paredes de Gram positivos
Unidos covalentemente al peptidoglicano(OH del C6 de NAM)
Atraviesan la pared y alcanzan la superficie de la bacteria
Unión hidrofóbica a la membrana celular

24. Otros compuestos químicos
característicos de la pared de Gram+
• Ácidos teicurónicos
• Ácidos micólicos

25. Membrana Externa de Gram Negativos
Porinas - proteinas que permiten el pasaje de moléculas
pequeñas a través de la membrana
-- específicas e inespecíficas

26. Lipopolisacárido (LPS)
Solo en bacterias Gram negativas
Parte de la membrana externa

27. Lipopolisacárido (LPS)
• Lípido A (NAG-P + grupos acilos)
• Núcleo del polisacárido
– contiene KDO (cetodesoxioctonato) otros
carbohidratos (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

28. Periplasma de E. coli
Proteínas de peiplasma de E.coli.
Proteínas de unión
para amino acidos (e.g. histadina, arginina)
para azúcares (ej. glucosa, maltosa)
para vitaminas (ej. thiamina, vitamina B12)
Para iones (ej. fosfato, sulfato)
Enzimas de biosíntesis
Ensamblado de mureína
formación de fimbrias
Enzimas de degradaciónde polímeros
fosfatasas
proteasas
Enzimas detoxificantes
Beta-lactamasas (e.g. penicillinasa)
Fosforilación de aminoglicósidos

29. • Algunas bacterias no poseen pared
• Mycoplasma
• Membrana celular mas gruesa pueden
tener esteroles y lipoglicanos.
• Pleiomórficos

30. Pared celular de Archaea
• No contiene peptidoglicano
• Puede ser de
– pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+
– pseudomureina cubierta de proteina,tiñe G+
– monocapa superficial de proteina o
glicoproteina, sin pseudomureina (alg halófilos,
alg.metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G-
• Existen Archaea sin pared

31. Pseudopeptidoglicano de
Archaea

32. Funciones de la pared
• Rigidez y resistencia osmótica (mantener la
forma, evitar la lisis).
• Comunicación con el medio exterior.
• Puede estar involucrada en patogenicidad
(LPS)
• Barrera para algunas moléculas (porinas en
gram negativos).
• Espacio periplásmico (enzimas de
transporte, hidrolíticas, etc.)

33. Cómo se sintetiza la pared?

34. Síntesis de Peptidoglicano
•Bactoprenol (C55 alcohol isoprenoide) -- carrier lipídico que transporta
el disacáride pentapeptido del citoplasma al periplasma y lo inserta en
la pared celular en crecimiento
•La transpeptidación, es inhibida por penicilina

35. Transpeptidación
Inhibido por la penicilina G.

36. Síntesis de peptidoglicano: transpeptidación
Inhibido por la penicilina G.

37. Síntesis de la pared celular
La pared celular se abre por autolisinas y se deposita nuevo péptidoglicano

39. Estructura:
• Bicapa fosfolipídica con proteínas
embebidas; puede contener también
hopanoides de estructura similar al
colesterol.
• En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,
algunas forman monocapas.
La membrana celular

40. Estructura de la Membrana
Citoplasmática

41. Los lípidos en Bacteria y Archaea
tienen diferentes enlaces químicos
Ester - Bacteria Eter - Archea

43. Funciones de Membrana
Citoplasmática
• Barrera de Permeabilidad
– sólo moléculas pequeñas, sin carga,
hidrofóbicas, pueden atravesar la membrana por
difusión.
• Ancla de Proteínas
– transporte, generación de energía, quimiotaxis
• Generación de fuerza proton motriz
 En fototrofas: Intracitoplasmáticas, soportan el
aparato fotosintético
(Vesículas, túbulos, tipo tilacoides)
• Síntesis de pared, y estructuras extracelulares.

44. Membrana
citoplasmática de E. coli

45. 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 doble
cadena, circular.
• El genoma contiene 1 - 6 x 106
pares de bases (bp) en
procariotas de vida libre; 1000-5000 genes
• No contiene histonas.
• Puede contener otros elementos genéticos no
indispensables para la vida: plásmidos y genomas fágicos.

46. Procariotas
• No tienen membrana nuclear.
– No hay porcesamiento del ARNm
– La transcripción está ligada a la
traducción.

47. Tamaño del Genoma

48. DNA Cromosomal

49. Citoplasma
• Proteínas (enzimas, complejos
enzimáticos, estructurales)
• Ribosomas (70S: 55 proteínas, rRNA 5S,
16S, 23S)- polisomas
• mRNA, tRNA
• Otras macromoléculas, solutos
• Sin estructura visible al microscopio
• No tienen citoesqueleto.

50. 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

51. Fimbrias - Pili
• Fimbria - filamento proteico
corto, involucrado en
funciones de adhesión a
superficies.
• Pelo sexual - unión a célula
receptora durante la
conjugación.

52. Flagelos

53. Flagelo
> 40 genes involucrados
1000 H+
/ revolución

54. Sólo detectados por técnicas de tinción específicas
Flagelos

55. Barra 0,5 micras
Anaerobaculum mobile sp. nov.
Flagelo insertado lateralmente

56. Endosporas
• Resistencia al calor, radiación, desecación.
• Producidas principalmente por los géneros Bacillus y
Clostridium
• Permite la supervivencia en ambientes desfavorables
• DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas
• Luego de la activación por stress, la disponibilidad de
nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
• La localización de la espora en la célula puede ser
usada para la identificación

57. Estructura de la espora

58. Acido Dipicolinico
Característico de endosporas

59. Fromación de esporas
A- 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 madre
D- 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.

60. Inclusiones
citoplasmáticas
• Algunas bacterias tienen estructuras internas
– gránulos de almacenamiento - polifosfato,azufre,
polihidroxibutirato (PHBs)
– vesículas de gas – flotación
– Carboxisomas, clorosomas.

61. Inclusiones
citoplasmáticas
Organismos donde
se encuentran
Composición Función
Glicógeno Varias bacterias
(E. coli)
poliglucosa Reserva de C y
energía
Polihidroxi
Butirato
Varias bacterias
(Pseudomonas)
Polímero de
dihidroxibutirato
Reserva de C y
energía
Polifosfato Varias bacterias
(Corinebacterium)
Polímeros de
fosfato
Reserva de
fosfato
Gránulos de S Fotótrofas del S
Litótrofas del S
S elemental Reserva de S
Vesículas de gas Bacterias acuáticas Estructura
proteica
flotación
Magnetosomas Algunas bacteris
acuáticas
Magnetita Fe3O4 Orientación en
campo
magnético
Carboxysomas Bacterias
autotróficas
Enzimas fijación
de CO2
Fijación de
CO2
Chlorosomas Bacterias verdes Lípidos, proteínas
bacterioclorofila
Captura de la
luz

62. Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)

63. Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)

65. Otros polisacáridos
extracelulares
• Glicocalix: Material externo a la pared celular
– Cápsulas - Material en la superficie celular
– Capas mucilaginosas - Material adherido, menos
fuertemente
– 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.

66. Glicocalix
Tinción negativa
Microscoía
electrónica

67. Tinción negativa

69. Diferencia entre la estructura celular de
Bacteria, Archaea y Eucarya
Propiedad Bacteria Eucarya Archaea
Membrana
nuclear
NO SI NO
Organelos NO SI NO
Tamaño
ribosoma
70S 80S 70S
Peptidoglicano
en la pared
SI NO NO
Esteroles en
membrana
NO
(hopanoides)
SI SI
Lípidos de
membrana
Ester unidos
a glicerol
Ester unido a
glicerol
Eter,
ramificados