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Tema 2. Célula procariota: forma y tamaño 1. Célula procariota: forma y tamaño 2. Membrana citoplásmica 3. Pared celular 4. Funciones de la membrana citoplásmica 5. Funciones de la pared celular PROCARIOTAS Stanier & van niel 1962: -Células sin núcleo rodeado de membrana, sin...

Tema 2. Célula procariota: forma y tamaño 1. Célula procariota: forma y tamaño 2. Membrana citoplásmica 3. Pared celular 4. Funciones de la membrana citoplásmica 5. Funciones de la pared celular PROCARIOTAS Stanier & van niel 1962: -Células sin núcleo rodeado de membrana, sin citoesqueleto, sin orgánulos rodeados de membrana, una única molécula de ADN circular Desde entonces: Bacteria y archaea son taxa diferentes -Algunas bacterias (planctomycetes) tienen orgánulos rodeados de membranas -Algunas bacterias y arqueas tienen más de un cromosoma y de forma lineal -Tienen citoesqueleto https://www.youtube.com/watch?v=kARvT144Nso  MEDIDAS DE LAS CÉLULAS PROCARIÓTICAS: Las más grandes: Bacterias muy grandes, más que los protistas: Thiomargarita namibiensis (100x700m) y Epulopiscium fishelsoni (80x600 mm, 1000 veces más grande que E. coli). La más pequeñas: – Es muy poco probable que un organismo celular tenga un diámetro 200 sistemas ABC - Participan en la entrada de: Compuestos orgánicos (aminoácidos, azúcares,…) Compuestos inorgánicos (sulfato, fosfato,…) Metales traza - Son muy específicos de sustrato TRASLOCACIÓN DE GRUPO Es un tipo de transporte en el que la sustancia transportada resulta químicamente modificada durante su paso a través de la membrana. Sistema fosfotransferasa en E. coli PARED CELULAR BACTERIANA Funciones de la pared celular Mantienen la forma de la bacteria Protección frente a la lisis osmótica Protección frente a materiales tóxicos División celular Movilidad Puede contribuir a la patogenia La membrana celular no es suficiente para mantener la estabilidad celular a) Células intactas (Bacillus megaterium) b) Protoplastos en un medio con sacarosa a) Lisis de protoplastos en soluciones 0,5M diluidas c) Células lisadas en un medio hipotónico b) El protoplasto no se lisa en una solución isotónica Diferencias entre bacterias en relación con la pared celular Bacteria: Gram positivos Gram negativos Micoplasmas (sin pared celular) Ácido-alcohol resistentes Peptidoglicano (mureína) Capa rígida que proporciona consistencia a la pared celular. Es un polímero constituido por: Polisacárido: N-acetilglucosamina y N-acetilmuràmic unidos por enlaces β(1,4) Aminoácidos: Distinta composición en Gram positivos y Gram negativos. L-alanina, D-alanina, D-glutámico y o bien lisina (G+) o ácido diaminopimélico (DAP) (G-) https://www.youtube.com/watch?v=xFSbBqOW2do Las uniones pueden ser: Directas por enlaces peptídicos entre aminoácidos (a) Puente interpeptídico (b)  BIOSÍNTESIS DE PEPTIDOGLICANO Tiene lugar en tres localizaciones: citoplasma, membrana y exterior celular UDP-NAM- (L-ala—Dglu— UDP-NAG DAP—D-ala –D-ala) Síntesis del peptidoglicano UDP-NAM-pentapéptido y UDP-NAG atraviesan la membrana mediante un portador lipídico → undecaprenol Síntesis del peptidoglicano EXTERIOR https://www.youtube.com/watch?v=CBT29ZG2I4E  Pared de Gram positivos Formada principalmente por peptidoglicano (90%) Contiene ácidos teicoicos y lipoteicoicos (unidos a la membrana celular), cargados negativamente que: Pueden unirse a células de un hospedador Protegen de algunas sustancias Ayudan a mantener la estabilidad de la pared Algunas bacterias Gran positivas poseen capas de proteínas en la superficie exterior del peptidoglicano Ácidos teicoicos Ribitol Glicerol Ribitol PARED DE GRAMPOSITIVOS  PARED DE GRAM NEGATIVOS Más compleja que la de gram positivos Contiene una fina capa de peptidoglicano (5-10% del total de pared) Encima de la capa de peptidoglicano hay una membrana externa La membrana externa está formada por: Lípidos Lipoproteínas Proteínas Lipopolisacárido (LPS) No hay ácidos teicoicos Espacio periplásmico o periplasma Constituye el 20-40% del volumen celular Contiene enzimas hidrolíticos, proteínas transportadoras y otras proteínas PARED DE GRAMNEGATIVOS  Modelo de la estructura de las porinas El bucle verde forma el canal, el amarillo estrecha o amplía el canal y el azul interacciona con las otras proteínas para formar el trímero ESTRUCTURA DEL LIPOPOLISACÁRIDO (LPS) Consta de tres partes – lípido A – núcleo polisacárido (región R) – cadena lateral O (antígeno O) Lípido A embebido en la membrana externa La región R y la cadena lateral O se extienden hacia el exterior celular Importancia del LPS Contribuye a estabilizar la estructura de la membrana externa Aporta carga negativa a la superficie celular Contribuye a la unión a superficies y formación de biofilms Crea una barrera de permeabilidad Protección frente a defensas del hospedador (antígeno O) Endotoxina (lípido A) La lipoproteína (proteína de Brown) de la mureína ancla la membrana externa y el peptidoglicano en Gram- negativos  Periplasma: espacio localizado entre las membranas externa y citoplásmica – ~15 nm de ancho – Contenido con consistencia de gel – Contine muchas proteínas Periplasma Membrana externa Membrana citoplásmica PARED DE BACTERIAS ÁCIDO-ALCOHOL RESISTENTES Poseen una membrana lipídica bilaminar unida covalentemente al peptidoglicano Bacterias AAR: Mycobacterium Nocardia Criptosporidium Rhodococcus Tinción AAR o Zihel-Nielssen (prácticas) Bacilos AAR en rojo Células renales en azul PARED DE BACTERIAS ÁCIDO-ALCOHOL RESISTENTES Características. Su ácido alcohol resistencia Crecimiento lento Resistencia a detergentes Resistencia a antibacterianos comunes Antigenecidad Componentes de la pared celular de micobacterias: - Ácidos micólicos: lípidos hidroxilados y ramificados complejos, unidos covalentemente al peptidoglicano - Polisacáridos: arabinogalactano - Glicolípidos: lipoarabinomanano PARED CELULAR DE MICOBACTERIAS https://www.youtube.com/watch?v=vYUr7c_BDZY  BACTERIAS SIN PARED CELULAR Micoplasmas No tienen peptidoglicano, no pueden sintetizar precursores No se ven afectadas por sustancias que lo alteran (antibióticos, lisozima) La membrana celular está reforzada con esteroles. Lipoglicamos. Son las células más pequeñas no parásitas intracelulares estrictas No tienen forma definida Micoplasma Thermoplasma SISTEMAS DE SECRECIÓN DE PROTEINAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA - Translocasas: responsables de la exportación de proteínas y de la inserción de proteínas en la membrana de los procariotas Sistema translocasa sec: exporta proteínas no plegadas e inserta proteínas integrales de membrana. En Bacteria Sistema de secreción tat (twin-arginine- translocation): exporta proteínas plegadas y con cofactores, a través de membranas. En Bacteria, Archaea, cloroplastos Translocación de proteínas a través de la membrana citoplásmica: Sistema Sec, Modelo propuesto de actuación del sistema Tat Tat B y Tat C unen proteínas con una secuencia señal específica (N-terminal) Tat A forma un canal en la membrana La proteína es exportada ya plegada A TRAVES DE LA PARED CELULAR Sistemas de secreción bacteriana (SS) - Sistemas de secreción en dos pasos: Sistema secreción tipo V Sistema secreción tipo II Sistema secreción tipo IX - Sistemas de secreción en un paso: Sistema secreción tipo I Sistema secreción tipo III Sistema secreción tipo IV Sistema secreción tipo VI Sistema secreción tipo VII - Vesículas de membrana Sistema de secreción de tipo V Usan un barril beta ubicado en la membrana externa Puede formar parte de la proteína a excretar o ser una proteína diferente Llevan chaperonas unidas Proteasas y adesinas implicadas en la virulencia, que se inserta en la membrana externa permitiendo al resto del péptido alcanzar el exterior de la célula. Algunos investigadores piensan que los remanentes de los autotransportadores dieron lugar a las porinas, que forman estructuras similares de barril beta. Sistema de secreción de tipo II Dependen del sistema Sec/Tat para el transporte inicial en el periplasma. Pasan por la membrana externa a través de un complejo multimérico de proteínas secretinas. Otras 10-15 proteínas de la membrana interior y exterior forman el aparato de secreción completo, muchas con función aún desconocida. Los pili de las Gram negativas tipo IV usan una versión modificada del sistema tipo II para su biogénesis y, en algunos casos, ciertas proteínas se comparten entre un complejo pilus y el sistema tipo II dentro de una misma especie bacteriana. Enzimas degradativas Sistema de secreción de tipo IX Exclusivo de Bacterioidetes Dependen del sistema Sec/ Unen a proteínas de superficie por C-terminal Sortasa elimina péptido señal y une a LPS Sistema de secreción de tipo I Este es un sistema simple, que consiste de sólo tres subunidades de proteína: la proteína ABC, proteína de fusión a la membrana y proteína de la membrana externa. Se forma sólo si es necesario ABC selectivo de proteína Este sistema de secreción transporta diversas moléculas, como iones, medicamentos y proteínas de varios tamaños (de 20 a 100 kDa). Sistema de secreción de tipo III Este sistema es homólogo al del cuerpo basal flagelar bacteriano. Inyectosoma: jeringuilla molecular por la cual se inyectan proteínas en células eucarióticas. Una baja concentración de Ca2+ en el citosol abre la puerta que regula el sistema. El sistema Hrp, en patógenos de plantas, inyecta harpinas por mecanismos similares. Sistema de secreción de tipo IV Es un sistema homólogo a la maquinaria de conjugación de las bacterias y los flagelos de Archaea. Es capaz de transportar tanto ADN como proteínas. Fue descubierto en Agrobacterium tumefaciens Incluye una ATPasa que proporción la energía necesaria Sistema de secreción de tipo VI La similitud estructural de T6SS con la punta de la cola del fago T4 sugieren que el proceso de infección es similar a la del fago. Formado por dos estructuras cilíndricas concéntricas Mecanismo usado por V. cholerae: competencia ecológica Sistema de secreción de tipo VII Presente en bacterias Gram- positivas M. tuberculosis, M. bovis , Streptomyces coelicolor y S. aureus. Se compone de dos componentes básicos: una ATPasa hexamerica una proteína forma horquillas helicoidales diméricas. Vesículas de membrana - Poco estudiadas en bacterias, - Material a excretar mas protegido - Transporte de genes, señales, etc - Gram negativas Originadas a partir de la membrana externa Contienen moléculas del periplasma - Gram positivas Deben atravesar pared: autolisinas