Estructura de Células Procariotas PDF

Estructura de células procariotas Bacterias, estructura  Estructuras y Funciones Citoplasma: Es un hidrogel con 85% de agua y un conjunto de moléculas y estructuras. Las más destacadas son: Inclusiones de reserva, orgánicas e inorgánicas Compuestos solubles, aa, azúcares, vit...

Estructura de células procariotas Bacterias, estructura  Estructuras y Funciones Citoplasma: Es un hidrogel con 85% de agua y un conjunto de moléculas y estructuras. Las más destacadas son: Inclusiones de reserva, orgánicas e inorgánicas Compuestos solubles, aa, azúcares, vitaminas… Ribosomas: constan de 2 subunidades, 30S y 50S, que forman una 70S Esta es distinta de la 80S de eucariotas Por ello, los ATB que actúan sobre síntesis de proteínas no afectan a estos En ellos se sintetizan las proteínas Formados por proteínas y ARN ribosómico De mucho interés ARN 16S  ADN bacteriano ADN cromosómico, elemento fijo de todas las bacterias, situado en la región llamada nuclear o nucleoide (carece de membrana nuclear). Está formado por una sola molécula de ADN bicatenario, circular, cerrada y de gran tamaño, (5por 10 elevado a 6 pares de bases y entre 2000 y 3000 genes en E. coli). Superenrollado merced a topoisomerasas (diana de quinolonas), porque linealmente mide 1-2 mm, mil veces la longitud de la bacteria Plásmidos: pequeñas molécula circulares de ADN bicatenario que se replican autónomamente y que pueden llevar genes de interés (resistencia y otros), transferibles  Estructuras y Funciones Membrana citoplasmática: Barrera de permeabilidad Estructura vital, lipídica de doble capa, semejante a eucariotas, sin esteroles, con proteínas embebidas Las hay superficiales, con funciones metabólicas Y estructurales, que dan estabilidad, intervienen en el transporte… Realiza funciones de otros órganos de los eucariotas: Bioenergéticas: Está cargada, con separación de protones y de iones OH (FMP), fosforilación oxidativa, síntesis de ATP. (Respiración, transporte…) Biosintéticas: pared y glicocáliz Biodegradables: producción de exoenzimas En la membrana se anclan pili, fimbrias y flagelos Es diana de antibióticos bactericidas que la desorganizan. En ella se encuentran los mesosomas que inician la división celular  Estructuras y Funciones Membrana citoplasmática  Membrana citoplasmática Funciones  Sistemas de transporte Diversos sistemas de transporte permiten el intercambio de sustancias con el exterior Difusión simple: por gradiente de concentración y sin consumo de energía Transporte asociado a permeasas, el soluto necesita una proteína transmembrana que lo traslade si modificar Transporte activo, ligado a ATP o a un gradiente de protones Translocación, con modificación previa de la sustancia, a través de fosfotransferasas  Sistemas de transporte Sistema ABC, en el que participan proteínas transmembrana y periplásmicas Además del propio sistema ABC, otro de importancia es el SEC (YEG). Está muy difundido tanto en Gram(+) como en Gram (-). Cuando las sustancias a exportar salen al exterior y han de atravesar las dos membranas, (Gram-), se utilizan los conocidos como SST ( sistema de secreción),de los que se van descubriendo nuevos tipos. Algunos dependientes del SEC y otros independientes. Destacan, SST III, que se asemeja a una jeringa, atraviesa ambas membrana e inyecta proteínas a la célula diana que bloquean fagocitosis, inducen apoptosis etc.(Salmonella, Shigella, Yersinia…) Mediante el SST II se secreta la toxina del cólera, y con el IV la toxina pertussis y proteínas de legionella y rickettsia.  Membrana citoplasmática Sistemas de transporte  Membrana citoplasmática Sistemas de transporte  Pared celular Exoesqueleto protector que rodea la m. citoplasmática dándole rigidez y elasticidad Esta formada por fibras polisacáridas de N-acetilglucosamina y N-acetil-murámico unidas entre si por péptidos (peptidoglucano). Se conocen muchos tipos de él, pero no existe en eucariotas. La biosíntesis de los péptidos la realizan 4-6 proteínas enzimáticas, llamadas PBP, situadas en la membrana. Son diana de beta-lactámicos, que actúan uniéndose a ellas, bloqueando su acción. Se sintetiza en varias fases: F. citoplamática, formación de precursores F. de membrana, formación de NAG-NAM F. parietal, polimerización con intervención de PBPs Funciones diversas: desencadena respuestas inmunitarias, sirve de adhesión, toxicidad especial por lípido A en Gram (-)  Pared de Gram (+) Gruesa con varias capas Formada principalmente por peptidoglucano, resistente y poroso, permitiendo la difusión de metabolitos Puede degradarse por lisozima La pérdida de la pared produce un protoplasto lisable -Ácidos teicoicos: polímeros de fosfatos de poliol unidos al peptidoglucano por enlaces covalentes. Tienen carga negativa -A. lipoteicoicos: poseen un ácido graso y están unidos a la membrana Son Ag de superficie que diferencian serotipos bacterianos y favorecen la fijación a receptores de la superficie de células de mamíferos. Desencadenan respuesta inmunitaria débil -Polisacárido C, Proteinas M Pared de Gram (+)  Pared de Gram (+) La lisozima contenida en lágrimas, saliva etc., es una barrera defensiva frente a Gram(+) Puede romper los enlaces del peptidoglicano, permitiendo el paso de agua y dando lugar a la lisis celular Si se equilibra la presión osmótica exterior con un soluto que no penetre, la lisis no ocurre, y se forma un protoplasto. Los micoplasmas son protoplastos con esteroles en la membrana Los esferoplastos se distinguen porque tienen restos de pared  Pared de BAAR 1. Acidos micólicos de cadena larga, arabino galactano y péptidoglucano forman parte de su pared celular. 2. Lipoarabinomanano (LAM) (semejante al LPO en G-). Factor de virulencia Contiene 60% de lípidos (LAM, Glicolípidos y ac. micólicos). Actua como mecanismo de patogenicidad Resiste desinfectantes y antibióticos habituales Impide la penetración de colorantes (derivados de anilina) y su salida (Acido Alcohol Resistente).Se emplea la tinción de Ziehl- Neelsen para teñirlos  Pared de Gram (-) Capa delgada de mureina pegada a la membrana citoplasmática por el interior y a la membrana externa por el exterior Espacio periplásmico: El comprendido entre las dos membranas Contiene enzimas con diversas funciones: hidrólisis de macromoléculas, metabolismo de carbohidratos… Quimioreceptores que se intercomunican con flagelos En las bacterias patógenas, factores de virulencia (betalactamasas) Sistemas de transporte: permiten el intercambio de sustancias con el exterior  Membrana externa Exclusiva de las bacterias Gram (-). Mantiene la estructura bacteriana Impermeable a moléculas grandes y moléculas hidrófobas (lisozima, antibióticos) Protege frente a condiciones adversas ambientales Está formada por una bicapa lipídica Interna, fosfolípidos Externa, lipopolisacárido 2 Membrana externa  Membrana externa Lipopolisacarido (LPS) o Endotoxina Potente estimulador de la respuesta inmune Se libera al medio, activa los linfocitos B Induce formación de IL-1, IL-6, TNF , por los macrófagos y otras células Provoca fiebre y puede causar shock y CDI Consta de tres partes Lípido A endotoxina Oligosacárido núcleo o core Polisacárido antígeno O  Proteínas M. externa Estructurales, como Omp que ancla el peptidoglucano a la m. externa Funcionales: Porinas Son proteínas transmembrana que actúan como canales de entrada y salida de sustancias hidrofílicas de bajo Pm: Porinas inespecíficas, rellenas de agua, dejan pasar cualquier sustancia pequeña Porinas específicas, con sitios de unión para una o más sustancias. Sin embargo, no dejan paso a moléculas grandes como enzimas del espacio periplásmico Proteínas de transporte para Fe y vitamina B12 Adhesinas Exoenzimas  Estructuras Externas Cápsula: capa laxa de proteínas o polisacáridos, matriz rígida (Capa de limo: envoltura de grosor no uniforme y adhesión débil. Ambas se conocen como glucocálix) La cápsula generalmente es poco visible en la tinción de Gram Puede, sin embargo, observarse con otros colorantes y tinta china Es antigénica (preparación de vacunas) Antifagocítica, actúa como factor de virulencia Facilita la adherencia a otras bacterias, tejidos o superficies Actúa de barrera frente a moléculas hidrófobas tóxicas (detergentes) In vitro pueden aparecer cepas sin cápsula, menos virulentas Pseudomonas, produce una biopelícula polisacárida, en determinadas condiciones, para establecer una comunidad y protegerse de agresiones externas  Estructuras Externas Flagelos: Apéndices largos y finos que se encuentra libres por un extremo Presentan distintas disposiciones alrededor de la célula Formados por proteínas, (flagelina), enrollados helicoidalmente Son propulsores en forma de cuerda que proporcionan motilidad Se unen a las membranas bacterianas por, gancho y cuerpo basal Dirigen a la célula hacia los nutrientes y evitan las sustancias tóxicas (quimiotáxis), mediante proteínas llamadas quimioreceptores de la membrana Portan factores antigénicos útiles para la serotipificación (AgH) Algunas bacterias sin flagelos se mueven por deslizamiento Otras bacterias se mueven por filamentos axiales (espiroquetas), que no son apéndices, sino que están dentro del cuerpo bacteriano  Estructuras Externas Fimbrias Estructuras externas formadas por proteínas Son más estrechas que los flagelos y carecen de estructura helicoidal Tienen una función de adhesión y contribuyen a la virulencia en muchos casos (E. coli infección urinaria). Participan también en la formación de biofilm Los pili o pelos, son estructuras similares mas largas y escasas Funcionan como receptores para algunos virus Los pili F (sexuales) se unen a otras bacterias y transfieren material genético.  Esporas Son formas de resistencia Se forman dentro de la célula Solo las producen algunos Gram (+) entre los patógenos Revierten a forma vegetativa Ayudan en la identificación Pueden sobrevivir años  Esporas Estructura: Formadas por varias capas Capa externa, exosporio, fina y protéica Cubierta, con varias capas de proteínas Córtex, formado por peptidoglicano Núcleo, con pared celular, m. citoplasmática, a. dipicolínico junto con iones calcio “La esporulación no se produce durante el crecimiento exponencial, sino únicamente al cesar el crecimiento por la limitación de un nutriente esencial” Germinación: se realiza en tres fases Activación, germinación y crecimiento Esporas localización y formación  Esporas Colocación  Otras Estructuras Polímeros de reserva: Proporcionan energía o precursores estructurales para síntesis de macromoléculas. Ácido polihidroxibutírico, glucógeno, magnetosomas  Otras Estructuras Vesículas de gas: Frecuentes en procariotas que viven en el agua, responsables de la flotabilidad Son fusiformes, huecas y rígidas. Están formadas por proteínas Cianobacterias  División celular La división bacteriana se hace por fisión binaria “Fase de latencia”: tiempo desde que la bacteria entra en un medio y el co- mienzo de la división “Tiempo de generación”: el necesario para que una población se duplique División celular  Crecimiento microbiano La velocidad de crecimiento es el cambio en el nº de células por unidad de tiempo. El intervalo para la formación de dos células a partir de una, se llama generación. Tiempo transcurrido en ello, tiempo de generación. Los tiempos de generación son muy variables entre bacterias y entre una misma especie también, porque depende del medio de cultivo y las condiciones de incubación. Se llama crecimiento exponencial a aquel en que cada periodo fijo de tiempo las células se duplican.  Curva de crecimiento Si el cultivo de una bacteria no se renueva se obtiene una curva de crecimiento con varias fases. Fase de latencia: Periodo durante el cual la célula fabrica componentes para reproducirse. Si se cultiva una bacteria vieja, será larga la fase de latencia. Si se cultiva un medio fresco, con bacterias que están creciendo en fase exponencial, las células están listas y no hay latencia. Fase exponencial: En cada periodo fijo de tiempo las células se duplican. Las bacterias en crecimiento exponencial son las óptimas para hacer estudios sobre ellas. Fase estacionaria: No hay aumento ni descenso neto en el nº de células. Unas células crecen y otras mueren. Fase de muerte: Las células acaban por no poder crecer y agotan las posibilidades de sobrevivir.  Factores que afectan al crecimiento Temperatura: Mínima y máxima y óptima El rango de temperaturas óptimas varía entre 4º y 100º. Microorganismos mesófilos: temperaturas moderadas Microorganismos psicrófilos: temperaturas bajas Microorganismos termófilos: temperaturas altas Microorganismos hipertermófilos: temperaturas muy altas.  PH y tampones Un cambio en una unidad de pH es un cambio de diez veces en la concentración de hidrogeniones. Cada organismo tiene un rango de crecimiento de pH y un pH óptimo. La mayoría de ambientes tienen un pH 5-9. Los que crecen a pH ácido se llaman acidófilos. La membrana citoplasmática es el factor crítico para soportar distintos pH. Los que viven en pH alcalinos, alcalófilos. El pH intracelular debe estar próximo a neutralidad. Tampones: sustancias amortiguadoras que mantienen el pH estable.  Efectos osmóticos El agua es imprescindible para la vida, pero además de su presencia la concentración de solutos también tiene especial interés. El agua difunde de soluciones poco concentradas a soluciones muy concentradas por el proceso llamado ósmosis. En la naturaleza, los efectos osmóticos más importantes tienen lugar en hábitats con altas concentraciones de sales. Los microorganismos con dependencia de Na alto se llaman halófilos.  Efectos del oxígeno Aerobios : Crecen con la presión de oxígeno de la atmósfera. Anaerobios: No toleran la presencia de oxígeno. A. aerotolerantes A. estrictos Microaerófilos: Aerobios que sólo soportan concentraciones 3-10% de O2 Aerobios facultativos: Aerobios que pueden crecer también en anaerobiosis  Formas tóxicas del oxígeno El oxígeno es un poderoso oxidante y un excelente aceptor de electrones. Anión superóxido O2- Peróxido de hidrógeno H2O2 Radical hidroxilo OH- Enzimas destructoras de formas tóxicas de oxígeno.  Medidas de crecimiento microbiano -Estimación del cambio del número de células, de la cantidad de algún componente de los mismos o del peso total seco. Recuento de células: Recuento de totales -Se puede realizar por medio del microscopio, con una cámara de recuento de tipo especial. -Método con deficiencias. -Técnicas automatizadas permiten recuentos fiables actualmente.  Medidas de crecimiento microbiano Recuento de viables Se realiza sembrando la muestra sobre un medio sólido. Cada célula viable dará lugar a una colonia. La siembra se hace en sabana para intentar ocupar toda la placa. Se incuba y se lee posteriormente. En muchas ocasiones hay que diluir la muestra porque si no, no se podrían contar las colonias al estar muy juntas. También puede sembrarse en profundidad y superficie al mismo tiempo: vertido en placa.  Diluciones para recuento Muestras concentradas  Recuento en placa Fuentes de error El medio de cultivo debe ser el apropiado. Las condiciones de incubación idóneas. El tiempo de incubación el adecuado. Necesidad de hacer las diluciones por duplicado. Las muestras de suelo y agua pueden tener recuentos altísimos y poblaciones mezcladas que no crezcan en un medio único. No crecen células muertas.  NO LO DEJES PARA DESPUÉS Señala la falsa: Las esporas sobreviven años en el medio ambiente, pero se destruyen en agua a 100º durante 15 minutos Los flagelos son órganos de movilidad y constituyen el Ag H Las porinas son proteínas de la membrana externa que forman canales y permiten el paso de algunas sustancias como determinados antibióticos En la pared de Gram (-) hay un espacio periplásmico Señala la verdadera: La parte externa del lipopolisacárido de Gram (+) es el Ag O El peptidoglucano de Gram (+) es más delgado que el de negativos, por eso las bacterias Gram (-) se ven de color rosa El lipopolisacárido es un potente estimulador de la respuesta inmune Todas son falsas Señala la mejor de las respuestas: En los ribosomas tiene lugar la síntesis de proteínas Los Gram (+) carecen de membrana externa Algunos pili transmiten material genético Todas son verdaderas