Elementos Celulares Bacterianos

Elementos Constantes II

CITOPLASMA: Sustancia celular limitada por la membrana plasmática.

Compuesto por: 80% agua, proteínas, hidratos de carbono, lípidos, iones inorgánicos y compuestos de bajo peso molecular.

Características: Espeso, acuoso, semitransparente y elástico.

Estructuras: inclusiones, ribosomas, procarion o zona nuclear y filamentos proteicos.

Inclusiones: Depósitos de reserva.

Función: Almacenar sustancias de reserva, energía y evitar aumento Presión Osmótica. Se pueden observar al microscopio por contraste de fases, ME.

Tipo de Inclusiones:

• Inclusión de ácido poli-β-hidroxibutírico.
• Inclusión de glucógeno.
• Gránulos de azufre.
• Carboxisomas.
• Gránulos metacromáticos o inclusiones de volutina.
• Magnetosomas.
• Vesículas de gas: Estructuras fusiformes, huecas y rígidas. Función: flotabilidad.

Procarion o nucleoide: Un único cromosoma bacteriano (DNA bicatenario) no rodeado de membrana y no poseen histonas. Todo el ADN codifica para formar genes. Codifica las estructuras y funciones de la célula. No presenta sistema mitótico. No presenta intrones, es el 20% del volumen celular. Contiene mesosomas.

Composición: 60% DNA, 30% RNA, 10% Proteína.

Características: Una bacteria puede tener más de un nucleoide por división celular. Presenta proyecciones hacia el citoplasma durante el crecimiento bacteriano, las cuales tienen DNA que se está transcribiendo a RNA.

Plásmido: Elementos genéticos extracromosómicos formados por DNA circular o lineal. Si el plásmido se integra en el cromosoma bacteriano se denomina episoma. No asociado a proteínas. No contienen información esencial para sobrevivir, pero le confiere ciertas ventajas.

Características: Contienen 5-100 genes. Pueden pasar de una bacteria a otra. Utilizado en terapias génicas (modificación ADN).

Clasificación. Función:

• Plásmido F.
• Plásmido R.
• Plásmido Ti.
• Plásmidos degradativos.
• Plásmido Col.

Elementos genéticos móviles: Secuencias pequeñas de DNA que puede moverse por el genoma de una célula.

GENÉTICA BACTERIANA: Estudia los genes, cómo se transporta la información, cómo se replica y se transmite a las sucesivas generaciones celulares o entre organismos. Requieren tres tipos de polímeros: (DNA), (RNA) y proteínas.

Recombinación genética: Proceso por el que los elementos genéticos de dos genomas se juntan en una unidad, intercambio de genes. Contribuye a la diversidad genética. La mutación suelen ser la mayoría negativas, pues se altera una proteína.

Formas de recombinación genética:

Transformación: Capacidad de una célula de captar fragmentos de material genético libre en el entorno, mayormente debido a la lisis de otras células.

Experimento de Griffith:

• En el paso A se inyectan bacterias con cápsula (patógenas) en ratones vivos y el ratón muere.
• En el paso B se inyectan bacterias vivas sin cápsulas, sin patógeno.
• En el paso C son como las A pero inactivadas por el calor (inactiva el poder patógeno).
• En el paso D mezcla bacterias virulentas muertas inactivadas por el calor y bacterias sin cápsula, lo inyectó, y el ratón murió. Al extraer solo quedaban bacterias vivas con cápsula. Ha sucedido un proceso de recombinación. Las vivas no virulentas han captado el material genético de las bacterias muertas con cápsula.

Etapas de la Transformación:

• Unión del DNA: proteína asociada a la membrana: autolisina y nucleasas.
• Incorporación del DNA: Primero se fija reversiblemente, luego se vuelve irreversible.
• Integración del DNA: proteína de unión, en el cromosoma.

Conjugación: Implica el contacto directo»célula – célul». Célula donante/macho/F+ y la que lo recibe es la F-/hembra/receptora. Material genético transferido puede ser plásmido, o porción cromosoma. El pili sexual es un tubo hueco que pone en contacto las 2 células, empieza a pasar el material genético a la célula receptora (ahora donadora).

Transducción: El DNA bacteriano se transfiere por medio de un virus bacteriófago. Forma compleja, cabeza con material genético, una cola y patas, solo ataca a las bacterias. Carece de membrana celular, solo puede tener ADN o ARN, parásitos intracelulares obligados (inyectan material genético). Destruyen el material genético de la bacteria al apoderarse de la célula, así forman proteínas y copias de él mismo.

Transducción generalizada: porción genoma bacteriano pasa a formar parte del genoma de la partícula vírica.

Transducción especializada: El DNA de una región específica del cromosoma del hospedador se integra directamente en el genoma del virus.

6. Elementos Inconstantes

FLAGELOS: Apéndice locomotor que sale de la membrana citoplasmática y de la pared celular a través de poros. Delgados y rígidos; largos. Compuesto por proteínas: flagelina. MO in vivo o ME.

Clasificación: Según número de flagelos y localización, bacterias:

• Atricas: Sin flagelos.
• Monotrica: 1 flagelo al final.
• Anfitrica: 2 flagelos, uno en cada polo.
• Lofotrica: Muchos flagelos, en uno o dos polos.
• Peritrica: flagelos en toda la superficie.

Estructura:

• Filamento: Da motilidad (actividad rotatoria). Cilindro hueco, rígido compuesto por flagelina. Poseen cubierta proteica determina distribuyan de forma ordenada flagelinas. Algunos tienen alrededor del filamento una vaina. Composición: Flagelina: haloproteína de 30-50 pM, cada una formada por 14-16 Aa. Proteínas globulares contráctil (no explica el movimiento). Algunas bacterias poseen Aa único: Épsilon-N-metilisina. Cubierta proteica: anillo de forma pentagonal. Extremo del filamento flagelar hueco. Correcta construcción de la flagelina. Si se pierde la cubierta proteica dejará de crecer y se destruirá.
• Gancho: Segmento curvo. Une el filamento con el cuerpo basal. Formado por un tipo de proteínas. Actúa como bisagra y da flexibilidad.
• Cuerpo basal o Blefaroplasto: Parte más compleja. Compuesta por anillos + varilla. Motor del flagelo. Fija el flagelo a la pared celular y a la membrana plasmática. Diferenciar estructura en función del tipo de bacteria: Gram – y +. Alrededor del anillo anclado a la membrana se encuentran un par de proteínas: Mot, controlan la rotación del filamento. Actúa de motor, pasa protones y genera energía. Entre anillos M y S proteínas: Fli, invierten la rotación en función de señales intracelulares. Cambio de dirección.

Diferencias entre bacterias:

• Gram. Negativa: 4 anillos (L y P externos y S y M internos conectados a una barra central). Anillo L asociados capa de LPS. Anillo P asociado capa de Peptidoglicano. Anillo S espacio periplasmático. Anillo M membrana plasmática.
• Grampositivas: 2 anillos: S (espacio periplasmático) y M (membrana citoplasmática).

Síntesis: No desde base, crece por su punta; el anillo MS se inserta en la membrana. Se forman proteínas del gancho. La flagelina se sintetiza en el citoplasma celular y pasan al interior del filamento hasta situarse en su extremo. Proteína terminal»ca» ayuda a organizar. Crecimiento flagelo continuo.

Función: movilidad células bacterianas. Base de antígenos flagelares o Antígenos (Ag). Elemento de reconocimiento de algunos bacteriófagos.

Movimiento flagelar: depende del número de flagelos:

• Lofotróficas y monotricas: Movimiento rápido.
• Peritricas: Movimiento línea recta, lento, continuado y cambios de dirección.

Movimiento por deslizamiento:

• Bacterias fototrofas (Cianobacterias): secretan un polisacárido mucoso superficie externa a medida que se deslizan, movimiento lento por tracción.
• Bacterias NO fototrofas: Movimiento de proteínas ancladas en la mb citoplasmática y en la mb externa impulsan por un mecanismo de cadena continua.

Funciones:

• Permite a la célula colonizar nuevos ambientes.
• Interacciones ventajosas con otras bacterias.

Respuestas sensoriales: TAXIA. Movimientos dirigidos por el medio ambiente.

• Quimiotaxis: Respuesta a agentes químicos.
• Fototaxis: Respuesta a la luz.
• Otro tipo: Aerotaxia: gradiente de O2. Osmotaxis: fuerza iónica. Magnetotaxis.

FILAMENTO AXIAL: Endoflagelos especializados dan motilidad a las espiroquetas, compuestos por flagelina. Ambos lados de la bacteria y la rodean en espiral entre la pared celular externa y la membrana citoplasmática. El filamento axial se flexiona, movimientos rápidos y giros en sustancias viscosas. 3 tipos: Reptación, flexuoso o helicoidal.

FIMBRIAS: Evaginaciones proteicas de la membrana citoplasmática a través de poros de la membrana y de la pared que salen al exterior. Túbulos helicoidales. Rígidas. Más delgadas y cortas que los flagelos. Muy numerosos.

Formados: PILINA proteína no contráctil. No motilidad. Permiten la adherencia, son más patógenas y difícil de eliminar.

Función:

• Fijación a tejidos o componentes matriz extracelular.
• Formación de películas sobre superficie líquida.

PILIS: Más largos que las fimbrias. Huecos y rígidos. Poco numerosos: 1 a 10/cél. Codificados por factores sexuales. PILINA.

Función:

• Receptores específicos para algunos virus.
• Participan en la conjugación.
• No dan movilidad.

GLUCOCÁLIX: Polímero viscoso alrededor de la pared bacteriana sin límite bien definido.

Composición variada: polisacáridos y proteínas. Sintetizado en el interior secreta al exterior. Al condensarse el moco se forma una capa rígida impermeable alrededor de la célula: CÁPSULA:

Definición: Cubierta superficial rígida, grosor de mayor diámetro que el de la célula bacteriana. Se evidencian con tinciones.

Funciones de ambas:

• Aporta virulencia.
• Favorece la adherencia de los microorganismos a las células huésped.
• Aporta hidratación a la bacteria.

ENDOSPORA: Estructuras especiales muy resistentes algunos tipos de bacterias (Bacillus, Clostridium) en condiciones desfavorables para su supervivencia. Principalmente gram positivas.

Clasificación: Según localización:

• Central.
• Subterminal.
• Terminal.

Según diámetro esporo:

• Deformante.
• No deformante.

Características: Se desarrollan en el interior de las célula bacteriana (esporangio). Resistentes. Fácilmente observables por MO como cuerpos refringentes. Impermeables a colorantes. Métodos específicos de tinción. De gran importancia en la industria alimentaria.

Estructura:

• Exosporio: Capa más externa. Fina y delgada. Naturaleza proteica.
• Capa cortical o Cutícula: Varias capas de proteínas específicas.
• Córtex o corteza: Capa peptidoglicano con uniones laxas.
• Citoplasma: Gel denso, bajo contenido en agua. pH bajo (enzimas inactivadas). Altos niveles de SASPs. Protegen al cromosoma de cualquier daño. Se unen fuertemente al DNA y lo protegen de lesiones. Fuente de carbono y energía para la germinación.

ESPORULACIÓN o ESPOROGÉNESIS: Proceso formación endosporas interior célula vegetativa. Debido a la falta de nutrientes, metabolitos, factores ambientales desfavorables. Antes de endospora multiplicar el cromosoma bacteriano, se forma un tabique de la endospora de 2 membranas que rodea al citoplasma y al cromosoma recién replicado. La célula alrededor de esa membrana sintetiza mureína, y finalmente cápsula, después muere célula vegetativa y queda endospora.

GERMINACIÓN: Proceso por el cual la endospora recupera el estado a célula vegetativa.

Etapas:

• Activación: alteraciones físicoquímicas de la cubierta va a hacer que comience ese proceso.
• Germinación:
• Crecimiento: acúmulo agua, hincha la célula, síntesis proteica, RNA, DNA. Emerge célula vegetativa rompiendo por tamaño la cutícula de la endospora.

Etiquetas: bacteria, citoplasma, elementos celulares, flagelos, nucleoide, plásmido