bacterias (2)

BACTERIASBACTERIASMORFOLOGÍA Y MORFOLOGÍA Y ESTRUCTURAESTRUCTURA

Juan J . Guillermo AlbitresJuan J . Guillermo Albitres

MORFOLOGÍA

Formas típicas Cocos Bacilos Espirilos Vibrios Otras formas

Filamentos Anillos casi cerrados Con prolongaciones (prostecas)

MORFOLOGÍA

MORFOLOGÍA

TAMAÑO DE LAS BACTERIAS Por lo general, más pequeño que el de las

células eucarióticas. Pero existen bacterias

Gigantes (>0,5 mm) Enanas (<0,1 um) .Un tamaño “típico”: 0,5 x 3 micrómetros

B. anthracis

TAMAÑO DE LAS BACTERIAS

TAMAÑO DE LAS BACTERIAS

AGRUPACIONES BACTERIANASAgrupaciones bacterianas

- Un solo plano de división De dos célulasDe dos células: - Diplococos - diplobacilos Cadenetas de varias células Cadenetas de varias células - estreptococos, - Estreptobacilos - Dos o más planos de división (en cocos)

Dos planos perpendiculares: tétradas Tres planos ortogonales: sarcinas

(paquetes cúbicos) Muchos planos aleatorios: estafilococos

AGRUPACIONES BACTERIANAS

ESTRUCTURAS BACTERIANAS

VITALES Pared Membrana plasmática Citoplasma Material genético

NO VITALES Cápsula Flagelos Pelos Espora

ESTRUCTURAS BACTERIANAS

PARED BACTERIANA

Confiere rígidez: aguanta las fuerzas osmóticas del protoplasto (5-15 atm).

Responsable de la forma celular Barrera contra ciertos agentes tóxicos Componente básico: Peptidoglucano o mureína

PARED BACTERIANAPEPTIDOGLUCANO (PG): Composición

química* La unidad disacarídica que se repite es: - N-acetilglucosamina (NAG)

- N-acetilmurámico (NAM) Las distintas unidades disacarídicas se unen

entre sí mediante enlaces β(1—4): Muy compacto

- Este enlace puede ser roto por la lisozima.* La cadena tetrapeptídica sale desde el grupo

–COOH del lactilo de cada NAM y suele ser: L-ala D-glu m-DAP D-ala

PARED BACTERIANA

PARED BACTERIANA

PARED BACTERIANA

PARED BACTERIANA

Estructura global del PG de bacterias Gram + Múltiples capas de PG (distintos niveles, hasta 50 en

especies de Bacillus) La mayoría de NAM tienen tetrapéptidos Contiene inmerso - Ácidos teicoicos: polímeros de ribitol-P o glicerol-P.

- Ácidos teicurónicos : copolímeros de urónicos y aminoazúcares

- Ácidos lipoteicoicos: glicerol-teicoicos unidos al plasmalema. Sus extremos quedan expuestos hacia el exterior

Consecuencia: red tridimensional gruesa, con poros pequeños, más compacta que Gram-

PARED DE BACTERIAS GRAM +

PARED BACTERIANAPared de las bacterias ácido-alcohol resistentes

(AAR) Pared especial de ciertas Gram-positivas: Nocardia,

Mycobacterium Resisten la decoloración con clorhídrico-etanol (

ácido-alcohol resistentes) Esta propiedad deriva de:

Ácidos micólicos :Forman parte de un esqueleto muy peculiar de la pared celular: PGarabinogalactanoácidos micólicos.

Glucolípidos Ceras

PARED BACTERIANAPG de bacterias Gram-negativas* Normalmente:

1 o unas pocas capas de PG. Malla floja con grandes “poros”: 50% NAM

carece de tetrapéptidos Estructuralmente más compleja que Gram-

positivas El delgado peptidoglucano está inmerso en

un compartimento llamado espacio periplásmico

Espacio periplásmico (lleno con el gel periplásmico), el cual a su vez limita con la membrana externa

PARED BACTERIANA

PARED DE BACTERIAS GRAM -

PARED BACTERIANA

MEMBRANA EXTERNA DE GRAM (-) Bicapa proteolipídica: -Lámina externa: 60% proteínas,40%

lipopolisacaridos (LPS). -Lámina interna: fosfolípidos,

lipoproteínas...LPS: Región proximal: lípido A (hidrófobo) Región intermedia: oligosacárido medular Región distal: polisacárido hidrófilo

antígeno “O”.

PARED BACTERIANAMEMBRANA EXTERNA DE GRAM (-)Lípido A (endotoxina):-Resistencia a detergentes y solventes.-Activa sistema inmune.-Induce fiebre, hipotensión, necrosis de tejidos.

Antígeno “O”: condiciona virulencia

Lipoproteína de Braun: inmersa en espacio periplásmico une lipoproteínas de plasmalema con la de membrana externa.

Porinas: canales que atraviezan m. externa. En enterobacterias protege contra sales biliares. Existen canales específicos para ciertos nutrientes, vitamina B12, etc.

PARED BACTERIANA PAPEL DE LA MEMBRANA EXTERNA DE

BACTERIAS GRAM (-): Permite paso de moléculas relativamente pequeñas. Protección frente a antibacterianos:

-Antibióticos-

-Colorantes.

-Enzimas (Ej. Lisozima)

-Acidos biliares. Fijación de proteínas del complemento. Adsorción de ciertos fagos. Adhesividad, humedad, carga eléctrica..

PARED BACTERIANA PERIPLASMA DE BACTERIAS GRAM (-) Compartimiento acuosos lleno de gel

periplasmico con: - RNasas y fosfatasas. - Proteínas de transporte de ciertos

nutrientes. - Proteínas de unión a señales químicas. Función osmorreguladora

PARED BACTERIANA

PROTOPLASTOS, ESFEROPLASTOS Y FORMAS L

PROTOPLASTOS: Células bacterianas desprovistas totalmente de pared celular.

ESFEROPLASTOS: Células bacterianas que poseen restos de P.C.

Ambos casos obtenidos en laboratorio se pueden revertir a la forma normal eliminando el tratamiento (retirando la lisozima,o la penicilina.

FORMAS L: Células bacterianas carentes total o casi totalmente de P.C. con formas pleomórficas, producidas de forma espontánea en medios hipertónicos.

PLASMALEMA BACTERIANO Bicapa proteolipídica que delimita

protoplasto. Su proporción proteínas: lípidos es alta

(80:20), mayor que en eucariotas, pero sin esteroles.

Muchas bacterias poseen hopanoides (triterpenoides pentacíclicos), que confieren rigidez.

En bacterias Gram +, además glucolípidos y glucofosfolípidos.

Proteínas hasta el 80% del peso seco: Integrales y periféricas.

PLASMALEMA BACTERIANO

PLASMALEMA BACTERIANO

Funciones de la membrana citoplásmica Barrera osmótica Límite entre el protoplasto y el medio Permite el paso selectivo de moléculas Interviene en procesos bioenergéticos (respiración,

fotosíntesis) Participa en biosíntesis de componentes de envueltas

(pared, membrana externa y cápsulas) Secreción de proteínas y otras macromoléculas

ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS INTRACITOPLASMÁTICAS

MESOSOMAS -Invaginaciones de la membrana

citoplasmática. -Son más frecuentes en bacterias Gram +. -Permite el anclaje del cromosoma

bacteriano. -Secreción de ciertas exoenzimas (ej.

Penicilinasas en Bacillus).

CITOPLASMA Masa de materia viva delimitada por plasmalema. Sistema coloidal cuya fase dispersante es el agua y la

dispersa por macromoléculas y partículas supramoleculares.

Contiene: - nucleoide

- plásmidos (no en todas las cepas)

- ribosomas

- inclusiones (no en todas las cepas) - orgánulos (no en todas las cepas)

CITOPLASMA

CITOPLASMA

NUCLEOIDE Constituido normalmente por un cromosoma circular

cerrado covalentemente (c.c.c.) Opcional: Borrelia y Streptomyces un cromosoma lineal.

Vibrio, Brucella, Leptospira; 2 cromos. circul.

Sinorhizobium meliloti: 3 cromosomas circul.

Agrobacterium tumefasciens: 1 lineal,1 circ. Haploidía ,pero pueden existir varias copias del

cromosoma cuando la bacteria crece rápido.

CITOPLASMA NUCLEOIDE Los cromosomas aislados constan de:

60% de ADN 30% de ARN 10% de proteínas

E. Coli posee un cromosoma con 4700 pares de kilobases (Kb),que desplegado mide 1 mm. Este superenrrollamiento se debe: ADN girasa

ADN topoisomerasa- IAparte de interacciones con proteínas estructurales

pero nunca histonas.

CITOPLASMA

PLASMIDOS Elementos genéticos extracromosómicos

autoreplicativos. Son de ADN cadena doble y c.c.c. Algunos se integran al cromosoma bacteriano:

Episomas. Tamaño desde 2 Kb hasta 1000 Kb. P. Conjugativo (autotransmisibles): Se transfieren cepas

de la misma especie. P. Promiscuo: se transfieren entre especies muy diferentes.

P. no conjugativo: no se transfieren por conjugación.

CITOPLASMA

Funciones de los Plásmidos: Resistencia a antibióticos (plásmidos R) Resistencia a metales pesados (ej., a Hg) Virulencia (toxinas, invasión de tejidos, etc.) Producción de bacteriocinas Producción de sideróforos Utilización de fuentes alternativas de C Plásmidos de Agrobacterium: inducción de tumores en plantas

(Ti de A. tumefaciens) Plásmidos de Rhizobium: simbiosis con leguminosas y fijación de

nitrógeno

CITOPLASMA

Elementos genéticos transponibles Entidades genéticas no autorreplicantes, que forman

parte del genoma, y capaces de moverse entre distintas partes del mismo (de plásmido a cromosoma, o viceversa)

Aportan plasticidad genética a los genomas Tipos:

Secuencias de inserción (IS) Transposones (Tn) Transposones conjugativos.

CITOPLASMA

RIBOSOMAS E. coli : 63 % ARN y 37 % Proteínas. Coeficiente de sedimentación: 70S Subunidad pequeña: decodifica información del

ARNm, contiene sitios de unión para ARNt cargados. Subunidad grande: formación del enlace peptídico

entre Aminoácidos. Para la configuración del polipéptido formado se

requiere de “proteínas celadoras” “chaperonas”.

CITOPLASMAINCLUSIONES DE RESERVA

* Acúmulos de sust. orgánicas e inorgánicas con envoltura proteica.I. orgánicas: polisacáridos, hidrocarburos, B-hidroxibutirico,

cianoficina.I. inorgánicas: glóbulos de azufre, gránulos de polifosfato (g.

metacromáticos).

ORGÁNULOS CITOPLASMÁTICOS Carboxisomas: contiene enzima ribulosa-bifosfato-carboxilasa. Vacuola de gas Clorosomas: con pigmentos verdes Magnetosomas: sensores de campo magnético.

CÁPSULA Cápsulas: Estructuras rígidas e integrales. Capa mucilaginosa: son flexibles y periféricas Glucocálix: capas superficiales de bacterias. Constituida por polisacáridos o polipéptidos (Bacillus). Constituyen el antígeno capsular K. Su estructura es a base de una matriz muy hidratada

(99% de agua). Con tinción negativa (nigrosina, tinta china): aparecen

transparentes sobre fondo oscuro.

CÁPSULA

PROPIEDADES CONFERIDAS POR LA CÁPSULA Adhesión a sustratos Protección contra la desecación Protección contra agentes antibacterianos Protección frente a la predación y a la fagocitosis. EN SUSTRATOS INERTES formación de microcolonias

-Formación de placa dental y caries

-Corrosión de cañerías

-Formación de biopelículas en catéteres y prótesis.

EN SUSTRATOS VIVOS actúan como adhesinas

-Efectos benéficos: colonización de flora autóctona intestinal.

-En sistemas patológicos: Como factores de virulencia.

APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS

FLAGELOS Apéndices filamentosos largos y flexibles. 5-10 um largo X 20 nm diámetro. Patrón de flagelación

Monotricas: un solo flagelo. Ps. aeruginosaLofotricas: dos o más flagelos en penacho, desde uno

de los polos. Ps fluorescens Anfitricas: dos penachos, uno en cada poloPeritricas: flagelos alrededor del cuerpo celular Inserción lateral. E. coli, S. tyhpi, Proteus vulgaris

APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS

PARTES DEL FLAGELO BACTERIANO

APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOSPARTES DEL FLAGELO BACTERIANO Filamento: helicoidal, constituido por flagelina que constituye

antígeno flagelar (H). Codo o gancho: estructura curvada que une filamento al c. basal. C. basal: inmerso en pared y membrana. - Ancla el flagelo al cuerpo celular. - Está relacionado con la función de motor flagelar - Estructura

En Gram-negativas :Dos parejas de anillos atravesados por un cilindro

En Gram-positivas : Una pareja de anillos atravesada por cilindro

APÉNDICES FILAMENTOSOS BACTERIANOS

FIMBRIAS O PILI Apéndices filamentoso rectos y rígidos, más cortos y

finos que flagelos ( 3-10 nm) Compuesto por proteína pilina. Implantados a nivel de membrana citoplasmática. Tipos: Fimbrias de adherencia: en toda la superficie ,funciona

como adhesinas. Pelos sexuales: más largos y gruesos de 1 a 10 por

célula. En conjugación. Tipo F y Tipo I.

ESPORA BACTERIANA Producidas por ciertas bacterias Gram-positivas:

Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Cuando la bacteria detecta bajos niveles de nutrientes (C,

N, P) desencadena el proceso de esporulación . La espora se forma dentro de la célula vegetativa * Esporangio = célula madre + endospora Al final de la esporulación, la célula madre se autolisa, y

la espora queda libre La endospora aguanta larguísimos periodos en ausencia

de nutrientes. Resiste estrés ambientales En condiciones adecuadas, la espora germina y se

transforma en una célula vegetativa

ESPORA BACTERIANA

ESPORA BACTERIANA Imagen de esporas teñidas con verde de malaquita

ESPORA BACTERIANA Tipos de esporas

Según su diámetro relativo al de cél. madre: - Deformantes - No deformantes Según su localización dentro del esporangio: - Terminales - Subterminales - Centrales Típicos esporangios deformantes de Clostridium: - En palillo de tambor o cerilla (plectridios) - En huso (clostridios)

ESPORA BACTERIANA La endospora a microscopio electrónico

ESPORA BACTERIANAEstructura de la endospora

Protoplasto o núcleo de la endospora Citoplasma muy deshidratado Sus componentes están inmovilizados en una matriz de

quelatos de ácido dipicolínico (DPA) con iones Ca++ (dipicolinato cálcico: DPC), que llega a representar el 15% del peso

Contiene un cromosoma completo, condensado Pequeña dotación de ribosomas, ARNt, etc ARN polimerasa

ESPORA BACTERIANAEstructura de la endospora

Pared : a base de un PG similar al de la célula vegetativa Estructura muy delgada.

Corteza o córtex: a microscopio electrónico: gruesa, transparente a electrones, láminas concénctricas . A base de un PG especial, gran resistencia a la lisozima.

Cubiertas: Aspecto muy voluminoso, distinto según especies. A base de 1 o más proteínas de tipo queratina, ricas en cisteína y aa hidrófobos Estructura insoluble e impermeable impide la entrada de numerosos agentes químicos agresivos, incluyendo tóxicos

Exosporio: Estructura membranosa transparente, a modo de saco delgado y flojo A base de proteínas, polisacáridos complejos y lípidos. Muy resistente a enzimas proteolíticas