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Questions and Answers
¿Cuál de las siguientes proteínas citoesqueléticas se encarga de la división celular en bacterias y arqueas?
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¿Cuál de las siguientes inclusiones está especialmente relacionada con el almacenamiento de nitrógeno?
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¿Qué función tiene la proteína CreS en Caulobacter crescentus?
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¿Qué tipo de inclusiones presentan gránulos de polifosfatos que muestran un efecto metacromático?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los carboxisomas es correcta?
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Durante la fase III de esporulación, ¿qué ocurre con la prespora?
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En la fase IV, ¿qué ocurre con la corteza de la endospora?
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En la fase V, ¿qué material se deposita por fuera de la membrana externa de la espora?
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¿Cuál es la principal función de los cuerpos parasporales producidos por Bacillus thuringiensis?
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En qué fase se produce la autolisis de la célula madre y qué sucede con el exosporio?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el protoplasto de una endospora?
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¿Cuál es la función principal de las pequeñas proteínas ácidas solubles (SASP) en una endospora?
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¿Qué características tienen las endosporas en términos de resistencia?
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Aproximadamente, ¿qué porcentaje del peso de una endospora corresponde al dipicolinato de calcio (DPC)?
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¿Cuál es la configuración típica de la localización de una endospora dentro de la célula madre?
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¿Qué tipo de moléculas se encuentra en proporciones mínimas dentro del protoplasto de la endospora?
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¿Qué tipo de estructuras protegen el ADN de las endosporas de las radiaciones UV?
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¿Cuál es la función principal de la pared de la endospora?
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¿Qué característica del córtex de la endospora se destaca en su composición?
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¿Cuál es el efecto principal de la hipometabolia en las esporas?
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¿Qué evento desencadena el proceso de esporulación en Bacillus?
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¿Qué porcentaje del peptidoglucano del córtex está formado por NAM con tetrapéptidos?
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¿Cuál de estas propiedades biológicas NO es característica de las esporas?
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¿Qué tipo de estructura forma el exosporio de las esporas?
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Durante la esporulación, las fases del proceso se nombran con:
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¿Cuál es la composición principal del córtex en términos de NAM?
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¿Qué función desempeña la cúbierta de la endospora?
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Study Notes
Proteínas Citoesqueléticas Bacterianas
- Las proteínas citoesqueléticas bacterianas son homólogas a las encontradas en eucariotas, pero tienen funciones y estructuras ligeramente diferentes.
- FtsZ, similar a la tubulina, juega un papel crucial en la división celular, formando un anillo contráctil en el sitio de división.
- FtsA, análogo a la actina, también participa en la división celular, colaborando con FtsZ en la formación del anillo contráctil.
- MreB y Mbl, homólogos de la actina, son responsables de mantener la forma de las bacterias en forma de bastón, además de participar en la segregación del cromosoma y la localización de proteínas.
- CreS, una proteína citoesquelética única en bacterias, induce la curvatura en ciertas especies, como Caulobacter crescentus.
- MinD y ParA son proteínas adicionales que regulan la división celular y la segregación del cromosoma, respectivamente.
Membranas Intracitoplásmicas
- Las bacterias pueden desarrollar membranas intracitoplásmicas para realizar funciones especializadas.
- Estas membranas pueden ser más o menos extensas dependiendo del tipo de bacteria y su estilo de vida.
- Son útiles para la fotosíntesis, la respiración aerobia y la quimiolitotrofía.
- En las bacterias fotosintéticas, las membranas intracitoplásmicas contienen los pigmentos fotosintéticos.
Inclusiones
- Las inclusiones son gránulos de materiales orgánicos o inorgánicos almacenados por la bacteria para un uso posterior.
- Algunos ejemplos incluyen:
- Glicógeno: fuente de energía
- Poli-β-hidroxibutirato (PHB): fuente de carbono y energía
- Polifosfatos: reservorio de fosfatos
- Azufre: fuente de energía para la oxidación del sulfuro de hidrógeno
- Algunas inclusiones están rodeadas por una membrana simple, cuya composición varía según la inclusión.
Inclusiones: Cianoficinas
- Las cianoficinas son grandes polipéptidos ricos en arginina y ácido aspártico.
- Son visibles al microscopio óptico y actúan como reservorios de nitrógeno.
Inclusiones: Carboxisomas
- Los carboxisomas son inclusiones citoplásmicas de forma poliédrica que contienen la enzima RuBisCo.
- Se encuentran en bacterias que realizan la autotrofía a través del ciclo de Calvin, como las cianobacterias, los quimiolitotrofos y las bacterias rojas del azufre.
Inclusiones: Volutina
- Los gránulos de volutina son una forma de almacenamiento de polifosfatos inorgánicos en el citoplasma.
- Los gránulos de volutina muestran un efecto metacromático, presentando un aspecto rojo cuando se tiñen con azul de metileno.
Nucleoide
- El nucleoide es una región de morfología irregular en el citoplasma donde se localiza el cromosoma bacteriano y las proteínas asociadas.
- No está rodeado por una membrana (excepto en algunas excepciones).
- El ADN se compacta mediante superenrollamiento y con la ayuda de proteínas no histonas.
Endosporas Bacterianas
- Las endosporas son formas de resistencia que las bacterias Gram positivas (como Bacillus, Clostridium, Sporosarcina) forman en condiciones adversas.
- Son estructuras metabólicamente inactivas (criptobiósis) y altamente resistentes a factores ambientales como la desecación, el calor, la radiación UV y los productos químicos.
- Las endosporas se utilizan como criterio taxonómico en la clasificación de las bacterias.
Estructura de una Endospora
- Las endosporas poseen una estructura compleja que les permite resistir condiciones adversas.
- Capa externa: exosporio (proteínas)
- Cubierta: proteínas hidrofóbicas
- Córtex: peptidoglicano especial
- Pared celular
- Núcleo: cromosoma y proteínas asociadas
Protoplasto (Núcleo de la Endospora)
- El protoplasto de la endospora contiene poca agua (10-30%), un cromosoma, pocos ribosomas, ARNt, ARN polimerasa, monómero y dímeros de nucleótidos, pero no trifosfatos (como ATP).
- Carece de componentes inestables como ARNm, enzimas biosintéticas, aminoácidos, bases nitrogenadas y cofactores reducidos (NADH, CoA).
- El protoplasto contiene un elevado número de proteínas pequeñas, ácidas y solubles (SASP), que mantienen el pH más bajo que en la célula vegetativa.
- Las SASP actúan como reserva de aminoácidos para la germinación, protegen el ADN de la radiación UV y sirven como fuente de energía (3-fosfoglicerato → PEP).
- El protoplasto contiene una cantidad importante de dipicolinato de calcio (DPC), que representa hasta el 15% de su peso.
Membrana Interma de la Espora
- Rodea al protoplasto y se caracteriza por su falta de fluidez (estructura policristalina).
Pared de la Endospora
- Se trata de una capa de peptidoglicano similar al de la célula vegetativa, pero más delgada.
- Se sintetiza a partir de la prespora y constituirá la pared de la futura célula vegetativa.
Corteza o Córtex
- Se encuentra entre las dos membranas de la prespora, con una estructura laxa y flexible.
- Su composición de peptidoglicano es especial, con un bajo grado de entrecruzamiento y una cantidad significativa de lactama del ácido murámico.
Cubiertas
- Se encuentran por fuera de la membrana externa de la espora.
- Compuestas por una o más proteínas de tipo queratina, ricas en cisteína y aminoácidos hidrófobos.
- Son insolubles e impermeables, protegiendo la espora de agentes químicos agresivos.
Exosporio
- Es una capa membranosa transparente, delgada y formada por proteínas, polisacáridos complejos y lípidos.
- Es muy resistente a enzimas proteolíticas.
Propiedades Biológicas de las Esporas
- Hipometabolismo: estado de bajo metabolismo
- Dormancia: poca respuesta a los nutrientes externos
- Resistencia al calor
- Deshidratación
- Resistencia a los rayos UV
- Acidificación: las proteínas ácidas solubles (SASP) contribuyen a la resistencia al ácido.
Esporulación
- La esporulación es un proceso complejo de diferenciación celular en el que la célula bacteriana forma una endospora.
- Se inicia cuando la célula experimenta inanición (falta de nutrientes).
- Este proceso requiere la activación de cientos de genes (spo, ssp) y se divide en siete fases (I-VII).
Fases de la Esporulación
Fase I (T0-T1):
- Los dos cromosomas se condensan formando un filamento.
- Se inician dos tabiques en los polos de la célula.
- Se degradan proteínas viejas, y los aminoácidos se emplean en la síntesis de proteínas específicas para la esporulación.
- Se sintetizan y liberan al medio antibióticos y exoenzimas.
Fase II (T1-T2):
- El tabique cerca de un polo se completa, mientras que el del otro polo aborta.
- Cada nucleoide queda en un compartimento:
- Prespora: compartimento pequeño
- Célula madre: compartimento grande
- Continua la síntesis de antibióticos y exoenzimas.
Fase III (T2-T3):
- Formación del protoplasto de la espora debido a la degradación selectiva del peptidoglicano del tabique y el avance de la membrana citoplásmica de la célula madre hacia el polo.
- La prespora ahora tiene dos membranas con polaridad opuesta.
- La síntesis de proteínas continúa en la célula madre, pero se detiene en la prespora.
Fase IV (T3-T4):
- Formación de la corteza: deposición de peptidoglicano entre las dos membranas de la prespora.
- Deposición del peptidoglicano de la pared, procedente de la prespora.
- La espora puede verse refráctil en fresco.
- Comienza la síntesis de ácido dipicolínico (DPA) y la acumulación de calcio.
- Comienza la síntesis del exosporio.
Fase V (T4-T5.5):
- Depósito de materiales de las cubiertas por fuera de la membrana externa de la espora.
- Continúa la acumulación de DPA y la formación de dipicolinato de calcio (DPC).
Fase VI (T5.5-T7):
- Maduración de la prespora a endospora.
- Maduración de la corteza, de las cubiertas y del peptidoglicano especial de la corteza.
- El citoplasma se vuelve más denso.
- La espora adquiere resistencia al calor, al cloroformo, a los rayos UV y a la lisozima.
Fase VII (T7-T8):
- Autolisis de la célula madre y liberación de la espora.
- El exosporio pierde agua y se adhiere a las cubiertas.
Cuerpos Parasporales
- Producidos por algunas especies: Bacillus thuringiensis y B. popiliae.
- Son cristales proteicos octaédricos (bipiramidales) formados en el esporangio durante la esporulación.
- Se trata de una agregación regular de subunidades de una glucoproteína de 120 kDa en la fase IV (proteínas Cry).
- Son insecticidas ecológicos con efecto específico contra larvas de coleópteros y dípteros.
Toxinas Cry
- Las toxinas Cry actúan como insecticidas específicos contra larvas de insectos.
- Se unen a receptores en el intestino de las larvas, formando poros en la membrana celular y causando parálisis y muerte.
Germinación
- La germinación es el proceso por el cual una endospora se convierte en una célula vegetativa.
- Es mucho más rápida que la esporulación (dura unos 90 minutos).
- La germinación se inicia por un agente germinante (glucosa, iones, L-alanina, etc.) que se une a los receptores (GR) de la cubierta de la espora.
- La germinación se divide en cuatro etapas: preactivación, activación, germinación y crecimiento.
Preactivación
- La cubierta de la espora debe erosionarse.
- Esto puede ocurrir de forma natural por envejecimiento progresivo o de forma artificial mediante:
- Calor: 100°C durante algunos minutos
- Radiaciones ionizantes
- pH bajo
- Tratamiento con sustancias que poseen grupos –SH libres (como mercaptoetanol).
Activación
- Es una etapa reversible.
- El metabolismo todavía es latente.
- Se desencadena por un agente germinante (iones inorgánicos, L-alanina, glucosa, adenina, etc.).
- El agente germinante es detectado por un receptor alostérico en la membrana interna (MI) de la espora.
- El receptor activado adquiere capacidad proteolítica y rompe la proenzima unida al peptidoglicano de la corteza.
- La enzima hidroliza el peptidoglicano de la corteza, permitiendo la entrada de agua al protoplasto.
- La espora pierde la refringencia (capacidad de refractar la luz) y comienza a perder resistencia al calor.
Germinación
- La espora ya no es reversible a su estado latente.
- El metabolismo se reactiva.
- La espora se convierte en célula vegetativa.
Crecimiento
- Salida del citoplasma de la espora, produciendo una célula vegetativa.
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Description
Este cuestionario explora las proteínas citoesqueléticas en bacterias, comparándolas con aquellas en eucariotas. Se discuten funciones clave como la división celular y la forma de las bacterias, junto con ejemplos de proteínas específicas como FtsZ y MreB.