Tema 7. Otras estructuras bacterianas PDF

PROGRAMA DE FUNDAMENTOS EN MICROBIOLOGÍA INTRODUCCIÓN BACTERIOLOGÍA VIROLOGÍA MICROORGANISMOS EUCARIOTAS GENÉTICA MICROBIANA CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS RELACIONES MICROORGANISMO – HOSPEDADOR BLOQUE II: BACTERIOLOGÍA La célula bacteriana: estructura y función. 4. Morfología. Pared celular. 5. Mem...

PROGRAMA DE FUNDAMENTOS EN MICROBIOLOGÍA INTRODUCCIÓN BACTERIOLOGÍA VIROLOGÍA MICROORGANISMOS EUCARIOTAS GENÉTICA MICROBIANA CONTROL DE LOS MICROORGANISMOS RELACIONES MICROORGANISMO – HOSPEDADOR BLOQUE II: BACTERIOLOGÍA La célula bacteriana: estructura y función. 4. Morfología. Pared celular. 5. Membrana y citoplasma. 6. Material genético y división celular. 7. Otras estructuras OTRAS ESTRUCTURAS  Flagelos  Fimbrias y Pelos (Pili)  Cápsula y capa mucosa  Endospora  TEMA 7 OTRAS ESTRUCTURAS 2023-2024 Fundamentos de Microbiología  Flagelos Apéndices proteicos largos y estrechos (20 nm ø, 15-20 µm longitud)  Helicoidales  Función: movilidad en medio líquido  Observación: ME; MO (tinciones específicas: Tinción Leifson)  El número y posición tiene interés taxonómico J.L.Ingraham y cols.1 TIPO FLAGELACIÓN Monotrica Polar Anfitrica Lofotrica Peritrica FLAGELOS  FLAGELO: ESTRUCTURA FILAMENTO HELICOIDAL GANCHO CUERPO BASAL L.M. Prescott y cols FLAGELO FILAMENTO HELICOIDAL  Flagelina dispuesta helicoidalmente  Parte rotatoria del flagelo GANCHO  Longitud: 45-100 nm  Más ancho que el filamento  Unidades proteicas dispuestas helicoidalmente (no flagelina)  Actúa a modo de bisagra  https://www.youtube.com/watch?v=B7P FLAGELO Mf7bBczQ CUERPO BASAL  Inserto en la célula  Motor de la rotación  Estructura: Cilindro central rodeado de anillos Proteínas Mot: provocan la rotación Proteínas Fli: cambia el sentido de la rotación Gram (-) Dos pares de anillos (S,M; L,P) Gram (+) Un par de anillos (S,M)  Gram+ Gram-  Movimiento flagelar  La rotación del flagelo parte del cuerpo basal  Energía de gradiente de protones  Energía canalizada por proteínas Mot  La velocidad es proporcional a la intensidad del gradiente de protones  Velocidades de hasta 60 veces su long cel/s  Guepardo: 25 long/s  SÍNTESIS FLAGELAR Madigan et al. Brock Biology of… 13ª ed.2013 Subunidades de Flagelina Crecen por el extremo apical Si se rompe, se regenera L.M. Prescott y cols  Movimiento flagelar El flagelo se mueve por rotación, como una hélice  Gira sentido de las agujas del reloj  En sentido contrario  Movimiento flagelar Flagelos en penacho, Rotación contraria a Carrera las agujas del reloj Perítricos Rotación en sentido agujas del reloj Los flagelos Voltereta se separan Microbiología Prescott y col. (5ª Ed) Ejemplo: Escherichia coli Movimiento flagelar polar  Movimiento flagelar. Taxias TAXIA: Movimiento dirigido, aproximación o alejamiento, respecto de una señal (atrayente, repelente) Presencia de Gradiente: Ausencia de Gradiente:  Acercamiento al atrayente o  Movimiento al azar alejamiento del repelente  Movimiento dirigido  Carreras largas  Volteretas escasas Tipos de Taxia: Quimiotaxia, Fototaxia, Aerotaxia Osmotaxia, Hidrotaxia…  Quimiotaxia Madigan et al. Brock Biology of… 13ª ed.2013  REGULACIÓN DE LA QUIMIOTAXIA ¿Cómo saben a donde dirigirse? Miden cambios en la concentración de una sustancia en diferentes momentos (Gradientes Temporales) Dirigen su movimiento mediante un SISTEMA DE REGULACIÓN: Proteínas quimioreceptoras en membrana: Proteínas quimiotácticas aceptoras de metilo (MCP, methyl-acepting chemotaxis protein): muy específicas para unión a atrayente/repelente Quinasas Las células comparan gradientes: nivel de metilación de MCP (citoplasma) y el nivel de unión a las molécula de interés (membrana celular) Microbiología. Prescott y col. (5ª Ed) Si está fosforilado se une al motor del flagelo para cambiar de Fig.12.33, p.307 dirección (volteretas)  FLAGELOS DE ARCHAEA: ARQUELOS Diámetro menor (10-13 nm) No hueco Formados por una o varias subunidades proteicas diferentes Menor velocidad Fuente de energía: hidrólisis ATP Cuerpo basal mas sencillo Crecimiento por la base Se mueven como flagelos polares (no hay carreras y volteretas)  Movilidad procariotas: tipos Alguno procariotas son INMÓVILES Muchos son MÓVILES  En líquido En el eje vertical, VESÍCULAS DE GAS En cualquier dirección, FLAGELO  Sobre sustratos sólidos, DESLIZAMIENTO  MOVIMIENTO EN SUPERFICIE  Espasmos. Pelos tipo IV (extensión y retracción) Myxococcus  Excreción de polisacárido mucoso según se deslizan. Cianobacterias  Proteínas de membrana: Tira proteica con disposición helicoidal interactúa con proteínas de adhesión. Flavobacterium  FIMBRIAS Apéndices proteicos cortos, huecos y rígidos  Más cortas que flagelos  Filamentos proteicos finos (3-10 nm: ME)  Disposición helicoidal → Fimbrina  Normalmente muy numerosas → 1000 u/cel  Se añaden a la base Presentes en casi todas las Gram (-) y en algunas Gram (+) Relacionadas con adherencia a superficies inertes y tejidos Formación de biofilms  PILI  Más gruesos y largos que las fimbrias  Filamentos proteicos con simetría helicoidal → Pilina  Bajo número de unidades (1-10/cel)  Presentes en algunas bacterias Gram (-)  Muy especializados Conjugación (pelo sexual o pelo F) Receptores víricos Adherencia a superficies y células Pelos tipo IV: movimiento por deslizamiento, transformación Microbiología, Prescott et al. (5ª Ed.) genética y adherencia a superficies  CÁPSULA Y CAPA MUCOSA Capa externa a pared. Algunas bacterias Naturaleza polisacárida habitualmente (glicocalix). Tipos: Cápsula Capa mucosa Funciones: Resistencia a fagocitosis Protección frente a desecación Adherencia. Biofilms Evita materiales tóxicos hidrófobos Protege de bacteriofagos M.T. Madigan y cols.  CÁPSULA Y CAPA MUCOSA Capa mucosa: bordes difusos Capa mucosa Cápsula Cápsula: bordes definidos  Biofilms Comunidades microbianas complejas (formada por una o mas especies); embebidas en una matriz extracelular: agua, polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos Rocas, tuberías, superficies que contactan con alimentos, alimentos, dispositivos médicos como prótesis, placa dental… Ventajas: unión irreversible a superficies, cooperación metabólica, captura eficaz de nutrientes, protección frente a sustancias dañinas como luz UV, desinfectantes, antibióticos… Willey et al. Prescott. Microbiology. 9ª ed. 2014  BIOFILMS Sustancia polimérica extracelular (EPS)  Naturaleza polisacárida  Secretado en la formación de Biofilm o biopelícula Willey et al. Prescott. Microbiology. 7ª ed. 2008 Absorción y adherencia Fijación y colonización Maduración Dispersión/colonización  QUORUM SENSING: Biofilms Mecanismo de comunicación entre bacterias. Regula la expresión de algunos genes en función de la densidad celular. Ocurre por producción y detección de la acumulación de una molécula señal que secretan en su entorno denominada autoinductora (actúan sobre la célula que los liberó); desencadena la expresión génica en toda la población, provocando una respuesta global cuando se alcanza una concentración umbral (indica que la concentración celular es alta). Comportamiento cooperativo A bajas densidades sale de la célula , pero al aumentar la población y acumularse en el exterior revierte y entra en las célula. Gramnegativas: acilhomoserina lactona, autoinductor 2 (derivado furánico) Grampositivas, algunas Arqueas: péptidos pequeños Biofilms, producción de toxinas…  QUORUM SENSING Patógenos Salmonella Escherichia coli O157:H7 Staphylococcus aureus Contaminantes alimentarias Pseudomonadacea Enterobactericeae 40 Ray B, Bhumia A (2014) Fundamental food microbiology, 5th Edition. Taylor & Francis group,LLC.  ENDOSPORA BACTERIANA Estructuras de resistencia  Esporulación o proceso de diferenciación celular en el interior de la célula vegetativa  Estructuras latentes (formas de reposo, no reproductivas)  Latencia durante largos periodos (años) pero viables  Originadas bajo condiciones desfavorables para crecimiento  Propias de bacterias grampositivas Bacillus, Clostridium  Resistentes al calor, desecación, radiación ultravioleta, desinfectantes químicos, colorantes…  ENDOSPORA BACTERIANA Tamaño y posición en la célula tienen interés taxonómico Willey et al. Prescott. Microbiology. 7ª ed. 2008 Madigan et al. Brock Biology of… 13ª ed.2013  ENDOSPORA BACTERIANA Estructuras de resistencia 1. Esporulación → proceso de diferenciación en el interior de la célula vegetativa → espora 2. Germinación→ proceso de diferenciación en el interior de la espora → célula vegetativa Madigan et al. Brock Biology of… 13ª ed.2013  ENDOSPORA BACTERIANA Capas externas EXOSPORIUM (EX) CUBIERTA DE LA ESPORA (SC) O CUTÍCULA CORTEX (CX) Microbiología. Prescott y col. (5ª ed). Fig: 3.41, pag 73 Dentro de la endospora PROTOPLASTO (CORE) Bacillus anthracis-en endospora (x151000)  ESTRUCTURA DE LA ENDOSPORA CUBIERTAS EXTERNAS Exosporio: proteínas, polisacáridos y lípidos (Resistente a enzimas proteolíticos). No siempre Cubierta de la espora: proteica (Impermeabilidad). Cortex: peptidoglicano especial (Mas laxo y resistente a la lisozima). “CORE” o “PROTOPLASTO” Muy deshidratado (agua 10-25%) Ácido dipicolínico, iones calcio Pequeñas proteínas ácido- solubles (SASPs) Ribosomas… Cromosoma Madigan et al. Brock biology of Microorganisms. 16ª ed. 2022  Endospora: Composición química  Deshidratada: agua ≈ 10-25%  Resistencia calor y sustancias químicas  Inactivación enzimas  [Ca2+]  Ácido dipicolínico (DPA) Madigan et al. Brock Biology of… 13ª ed.2013  Nunca en células vegetativas  En protoplasto  Unidas al DNA (estabiliza contra la desnaturalización) Ácido dipicolínico (DPA)  Pequeñas proteínas ácido-solubles S.A.S.P. (“Small Acid-Soluble Proteins”)  Nunca en células vegetativas  Unidas al DNA (protección frente al calor, deshidratación, UV) DPA aparece unido a iones Ca2+ Dipicolinato cálcico  Fuente C y E (germinación) (deshidratación – estabilización DNA)  Endospora: Esporulación Proceso largo→ Bacillus 8 h CÉLULA 0 VEGETATIVA Condensación del DNA I Alargamiento del nucleoide Invaginación de la membrana celular II Formación del septo (asimétrico) FORESPORA (pre-espora) III La membrana de la célula rodea la pequeña Brock Biología de …, Madigan y col. (10ª Ed.) Fig. 4.63, Pag. 99  Endospora: Esporulación Proceso largo→ Bacillus 8 h CÉLULA 0 VII VEGETATIVA ESPORA Condensación del DNA Muina Lisis celular Liberación endospora VI I Alargamiento del nucleoide ENDOSPORA Maduración Invaginación de la membrana celular Calcio-dipicolinato SASP II V Formación del septo (asimétrico) FORESPORA (pre-espora) Formación de la cubierna III Core IV Deshidratación Formación exosporium La membrana de la célula rodea Formación del cortex entre la pequeña las dos membranas Brock Biología de …, Madigan y col. (10ª Ed.) Fig. 4.63, Pag. 99  GERMINACIÓN 1. Activación Mas rápida Prepara la endospora para la germinación. (90 min) 2. Germinación Membrana interna y cortex están los receptores de la germinación Se pierde el DPA y el Ca++ Rehidratación del protoplasto Enzimas líticas del cortex: destruyen 3-PG se convierte en PEP y se produce ATP Las SASPs se hidrolizan y los Aa se reutilizan en los ribosomas 3. Crecimiento (entrada en fase vegetativa) Aparece ya el metabolismo exógeno La ARN polimerasa comienza a sintetizar ARN (transcripción de genes vegetativos) Se forma la nueva pared celular La célula vegetativa sale por rotura de las cubiertas L.M. Prescott y cols