BACTERIAS Eubacterias Arqueobacterias

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MORFOLOGÍA MICROSCOPICA

Nanobios

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FLAGELOS • Apéndices capilares de 10-20 nm de largo, le confieren • movilidad a las células. • Composición química: proteína Flagelina • Localización: anclado (s) en la membrana basal: • según su distribución pueden ser: • peritricos • monotricos • lofotricos • polares • Tinción: con ácido tánico y fucsina fenicada para microscopía visible, con sales de oro para microscopía electrónica. • Ejemplos: Salmonella sp., Proteus sp. Escherichia coli GLJ

Flagelo

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FIMBRIAS • •

Descripción Apéndices mas cortos que los flagelos, 5 nm de diámetro, más numerosos. Presentes solo en bacterias Gram (-)

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Función: sirven para adherirse a superficies y para el reconocimiento molecular de ligandos en superficies y tejidos, a través de moléculas de tipo proteico, lectinas (conjugados azúcar-proteína), adhesinas (proteínas).

• •

Ejemplo: Es un factor de virulencia en el reconocimiento y adhesión de Escherichia coli enterotoxigénica que produce diarrea en humanos y en cerditos. GLJ

FIMBRIAS

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FIMBRIAS

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PILI

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Descripción Estructuras generalmente más largas que las fimbrias Composición química: proteína Pilina

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Función: Adhesión a superficies con reconocimiento molecular específico de residuos de heptosas en el centro del lipopolisacárido (LPS) y de ligandos en la célula receptora para realizar la conjugación exitosa

•

Ejemplos: Pili F de Escherichia coli. GLJ

CÁPSULA Esta estructura es delgada, observable, con cierta rigidez, sin partículas visibles, homogénea. Composición química: Es un polímero constituído principalmente de glicoproteínas, polialcoholes y aminoazúcares, polisacáridos. Función: • posiblemente material de reserva, de protección contra la desecación y fagocitosis, o de desecho. Tinción : negativa con tinta china, o con colorante de India. Ejemplos: Leuconostoc mesenteroides dextranas glucosa Acetobacter xylimnum celulosa glucosa Xanthomonas sp xantana xilosa Bacillus megaterium polipéptido ac. glutámico Streptococus pneumoniae polis. tipo II glu-ram-ac. glucónico

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GLICOCALIX = SLIME LAYER Es una estructura fácilmente deformable, puede poseer material particulado, y no es fácilmente observable. Presente en casi todas las bacterias.

• Composición química: semejante a la cápsula. • Función: adhesión y barrera de protección contra la fagocitosis y la difusión de los antibióticos, biopelículas. • Tinción: Con rojo de rutecio para microscopía electrónica

• Ejemplos:Staphylococcus aureus, Bacterias sulfatoreductoras. GLJ

PARED CELULAR FUNCIÓN. • Da la forma y rigidez , soporta una presión • interna de 2 atm aproximadamente. COMPOSICIÓN QUÍMICA: • En Gram (+).-90 % de peptidoglicanos + polisacáridos (ac. teicoicos o ac teicurónicos). En Gram (-).- 10 % de peptidoglicanos + Complejo Lipopolisacárido (LPS). •

Al peptidoglicano también se le conoce como Mucopéptido, Mureína.

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PEPTIDOGLICANA

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enlaces -1-4

PEPTIDOGLICANO O MUREÍNA Composición química: N- acetilglucosamina + Ac. N-acetilmurámico unidos por enlaces -1-4 + un tetrapéptidoglicano: L-alanina-Dglutámico-L-lisina o ac.Diamino pimélico (DAP)-D-alanina, unidos por enlaces covalentes Los aminoácidos implicados varían de una especie a otra. La constitución del esqueleto es característica de la especie y constituye un parámetro taxonómico

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Sitio de acción de la Penicilina y Lisozima

PARED CELULAR DE GRAM (+) AC. TEICOICOS.- Son polímeros de poliolfosfato unidos • por enlaces fosfodiéster: glicerolfosfato o ribitolfosfato. AC. TEICURÓNICOS.- son polisacáridos conteniendo ac. urónicos. • Estos polisacáridos son responsables de : • La clasificación serológica de Antígeno-tipo específico y grupo específico. • La asimilación selectiva de cationes • Reserva de fosfatos • Adhesión de bacteriófagos • Del control de la actividad autocatalítica.

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ACIDOS TEICOICOS

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PARED CELULAR DE GRAM(+) OTROS COMPONENTES DE LA POLISACÁRIDOS NEUTROS • Estos polisacáridos son importantes para la clasificación de estreptococos y lactobacilos, en la división de grupos serológicos. • ACIDOS LIPOTEICOICOS (LTA) En Gram (+), es un polímero linear de glicerol fosfato unido por enlaces fosfodiéster a un lípido. La porción lipídica está enlazada hidrofóbicamente a la membrana y la porción del glicerol fosfato a la pared celular. Su función más probable es de adhesina. • GLICOLÍPIDOS Presentes en Micrococcus, Streptococcus, Propionibacterium, Actinomyces. Adhesina. •

ACIDO MICÓLICO- Es una estructura formada por lípidos cerosos, presente en el género Mycobacterium. GLJ

PARED CELULAR EN ARQUEOBACTERIAS

Está constituída por pseudopeptidoglicano(PPG) es un polímero de : -N-acetilglucosamina+ N-acetil talosa minurónico unidos por enlaces -1-3-glucosa-ac. glucurónico-galactosamina-acetato. Por ejemplo: Halococcus y Methanosarcina contienen además abundantes residuos de sulfatos

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Si comparamos con la Pared celular de Gram positivas: ¿ Por qué las Arquebacterias son resistentes a la lizozima y a la penicilina?

PARED CELULAR EN ARQUEOBACTERIAS En la mayoría de las Arqueobacterias existe la capa S, formando parte de la pared celular. • Su función probable es como una barrera selectiva de permeabilidad para partículas de bajo peso molecular. • • • •

EJEMPLOS Methanobacterium Methanococcus Methanospirillum

pseudomureína glicoproteína proteína

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PARED CELULAR DE GRAM NEGATIVAS (MEMBRANA EXTERNA) LIPOPOLISACÁRIDO(LPS) Es un complejo polimérico de polisacárido y lípido. Está compuesto de tres regiones: Lípido A Está compuesto de un esqueleto de dos residuos de glucosaminas, con enlace  1,6 y esterificado vía grupos hidroxilos a ácidos grasos. Región central de polisacáridos Se une al Lípido A a través del 3-desoxi-D-manosa-octulosonato (KDO)-heptosa- etanolamina-fosfato + hexosas. Oligosacárido= Antígeno O= Antígeno somático (Endotoxina) Son unidades repetidas de 4-6 azúcares, pueden existir hasta 30 repetidos y los azúcares son diferentes para cada especie

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¿Porque formamos anticuerpos contra las bacterias y que importancia tiene determinar la composición del Lipopolisacárido (LPS) en las bacterias patógenas?

PARED CELULAR DE GRAM (-) (Membrana interna) •

FOSFOLIPIDOS.-Subyacente a la capa de LPS, se encuentra una capa de fosfolípidos.

•

LIPOPROTEÍNAS.- También denominada mureín lipoproteína, une a la capa de fosfolípidos con los péptidoglicanos.

•

PORINAS.- Son proteínas que forman pequeños canales específicos, que permiten la difusión de solutos neutros y cargados con pesos moleculares menores a 600D.

•

OTRAS PROTEÍNAS.- Facilitan el transporte de moléculas mayores a 600D, a través de la membrana externa.

•

FUNCIÓN: Proporciona el reconocimiento antigénico específico y es una barrera semipermeable para compuestos hidrofóbicos Y para solutos de diferentes pesos moleculares.

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PARED CELULAR DE GRAM (-)

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PERIPLASMA • FUNCIÓN. Aquí se llevan a cabo reacciones de óxidoreducción(citocromos), regulación osmótica, transporte de solutos, secreción de proteínas y actividades hidrolíticas (fosfatasas, amilasas, beta lactamasas). • Es un compartimento que poseen las bacterias Gram (-), entre la membrana externa y la membrana citoplásmica, constituída principalmente por proteínas, oligosacáridos, sales y peptidohglicanas en forma de gel. GLJ

DIFERENCIAS ENTRE LA PARED CELULAR DE GRAM POSITIVAS Y NEGATIVAS

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MEMBRANA CITOPLÁSMICA • COMPOSICIÓN QUÍMICA: • Es una bicapa fosfolipídica y proteínas establecida en una estructura de mosaico fluído. • Las proteínas pueden ser integrales o periféricas. • Es hidrofílica en la parte externa por la presencia de glicerolfosfato e hidrofóbica en la parte media por la presencia de los ácidos grasos. • Su estabilidad química es a través de iones de Mg y Ca. • Los hopanoides como el diplopleno, forman parte integral.

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Membrana Citoplásmica

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FUNCIONES DE LA MEMBRANA CITOPLÁSMICA • • • • • • • • •

Transporte: de solutos, de electrones. Producción de gradiente de protones Movilidad (Motor flagelar) Síntesis de ATP (ATPasa) Biosíntesis de lípidos Biosíntesis de polímeros para la pared celular Secreción de proteínas Señalización intracelular Respuesta a señales del medio ambiente. GLJ

OTROS ORGANELOS • • • • •

VESÍCULAS DE GAS Presentes en bacterias de hábitats marinos: Halobacterium Trichodesmium Cianobacterias

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CARBOXISOMAS Se localizan principalmente en autótrofos, almacenan ribulosa bifosfato carboxilasa que se utiliza en el ciclo de Calvin para la incorporación del CO2 Atmosférico . CLOROSOMAS Estas estructuras estan rodeadas por una membrana de galactolípidos, y contienen los pigmentos captadores de la energía luminosa, se han encontrado en bacterias verdes fotosintéticas del azufre- Chlorobium bacterias verdes deslizantes.- Chloroflexus

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OTROS ORGANELOS • • • • • • • • • • • • • • • •

GRÁNULOS Y GLÓBULOS Polihidroxibutirato, polihidroxialcanoatos Glucógeno Polifosfato Azufre elemental Función .- fuente de energía y carbono RIBOSOMAS Contienen tres tipos de RNA: 23 S, 16S y 5S. y proteínas.Poseen una constante de sedimentación de 70S. Función .- Síntesis de proteínas. MESOSOMAS Son invaginaciones membranales, e incrementan el área funcional de la membrana citoplásmica. FUNCIONES: Intervienen en los procesos de división celular Secreción de enzimas obtención de energía GLJ

Diferencias entre Eucariotes y Procariotes

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ALGUNAS CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS

GENOMA BACTERIANO Es una molécula de doble hélice de DNA de aproximadamente 100 000 pb. Función.- Determina las propiedades y características estructurales de la célula

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RIBOSOMAS (70S) •

Están constituídos por ácido ribonucleico ribosomal y proteínas formando dos subunidades, de 50S y 30S.

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La subunidad 50 S contiene 34 proteínas y una unidad de rRNA 23S.

•

La subunidad 30S, contiene 21 proteínas y un rRNA 16S.

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Función: Son los sitios en donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas y existen aproximadamente 100 000/ célula bacteriana.

Definir unidades Sverdberg

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RECOMBINACIÓN GENÉTICA La recombinación genética puede ser » Homóloga » Heteróloga

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RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA

• Se lleva a cabo intraespecies y consiste en el intercambio de grandes segmentos de ADN GLJ

• RECOMBINACIÓN HETERÓLOGA: •ILEGÍTIMA •SITIO ESPECÍFICA

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RECOMBINACIÓN ILEGÍTIMA  Se refiere a cualquier rearreglo en el DNA que conduce a la unión de segmentos lineales de DNA HETERÓLOGO.  ejemplos:  inversiones intramoleculares  integración del fago lambda en el cromosoma de E. coli.  recombinación de DNA in vitro a través de vectores de clonación.

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RECOMBINACIÓN SITIO ESPECÍFICA • Esta recombinación se lleva a cabo principalmente por reconocimiento de una secuencia específica sobre la doble cadena de DNA DEL HUÉSPED a través de: • Transposones • Virus como el fago Mu • Secuencias de inserción

• Cortes con enzimas de restricción de clase II. GLJ

LA TRANSPOSICIÓN • Es el proceso por el cual los genes de una secuencia autónoma por medio de una transposasa se corta y liga la secuencia en el cromosoma de la célula huésped. • Un transposón está constituído por secuencias de inserción, genes de resistencia a antibióticos principalmente y una transposasa . • Puede ser conservativa, en donde la secuencia se corta de un sitio y se liga en otra posición. • O replicativa, cuando la secuencia se copia en otra posición y se conserva la secuencia original en el primer sitio. • Ejemplos: Tn 5, Ty

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LAS SECUENCIAS DE INSERCIÓN (IS) • son secuencias que poseen repetidos invertidos en ambos extremos de aproximadamente 40 pb c/u, poseen una transposasa en la parte central , con una longitud total de aprox. 1327 pb.

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¿ COMO SE PUEDE INTRODUCIR EL DNA A UNA CÉLULA HUÉSPED ?  Transformación  Electroporación  Transducción: generalizada o especializada

 Conjugación  Vectores de clonación  Biobalística

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TRANSFORMACIÓN EN CÉLULAS COMPETENTES

•

Unión del DNA de doble cadena por una proteína de unión a DNA que solo existe en células competentes.

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Una nucleasa degrada una de las cadenas del DNA, y la otra cadena se introduce a la célula huésped en donde es atrapada por las proteínas de unión a DNA ss (SSB) Ejemplos de transformación espontánea:

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Azotobacter sp, Bacillus sp

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Streptococcus sp, Thermophilus sp, Neisseria sp, Thermus sp. GLJ

ELECTROPORACIÓN

• Se producen poros en la membrana de las células a través de campos eléctricos pulsados, o por medio de sustancias químicas; las moléculas de DNA pueden entrar o salir de las células.

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TRANSDUCCIÓN El DNA es inyectado a la célula a través de un fago

Transducción generalizada.-Una bacteria es infectada por un fago, y éste empaqueta accidentalmente DNA bacteriano produciéndose virus defectuosos que al infectar otra bacteria es incapaz de replicarse, pero si hay recombinación homóloga entre la célula receptora y la donadora. GLJ

Transducción especializada

Hay replicación autónoma del fago, pero lleva información genética de la célula huésped, bajo el control de un promotor del huésped ( fago lambda).

Explicar que es un promotor

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CONJUGACIÓN

• La información genética es transferida de una célula donadora a otra receptora a través del pili por medio de elementos genéticos denominados plásmidos quienes se replican independientemente del genoma celular. GLJ

VENTAJAS QUE LE CONFIEREN LOS PLÁSMIDOS A LAS CÉLULAS Resistencia a antibióticos • Resistencia a metales • Producción de enzimas para degradar compuestos no usuales. • Rutas metabólicas especiales

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CARACTERÍSTICAS DE LOS PLÁSMIDOS • • • • • •

Miden entre 1-1000 kpb La mayoría son ds DNA Están presentes en 1-3 copias o hasta 100 copias Requieren no ser compatibles Pueden ser o no conjugativos Pueden transferir grandes segmentos de DNA de una célula a otra • Pueden o no integrarse al DNA de la célula huésped. GLJ

Plásmidos o episomas

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EJEMPLOS: • CONJUGATIVOS: • • • • • PLÁSMIDOS R • •

“F” en Escherichia coli “pfdm” y “K” en Pseudomonas “Pi” en Vibrio cholerae “scp” en Streptomyces “amp” en Staphylococcus sp. “Hg,Cd,Ni,Zn, As” en Pseudomonas

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FUNCIONES FISIOLÓGICAS • Fijación de N2 ..........................Rhizobium sp. • Producción de hemolisina, coagulasa, fibrinolisina.................................Staphylococcus sp Degradación de hidrocarburos...Pseudomonas sp. • Producción de tumores....Agrobacterium tumefasciens

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BIOBALÍSTICA

El adn o arn que se va a introducir a la célula se introduce en un microproyectil, que se dispara a gran velocidad para romper las barreras de la célula blanco.

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