estructura y función 2

BACTERIAS
Eubacterias
Arqueobacterias
GLJ
MORFOLOGÍA MICROSCOPICA
Nanobios
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
GLJ
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
GLJ
FIMBRIAS
•
•
Descripción
Apéndices mas cortos que los flagelos, 5
nm de diámetro, más numerosos.
Presentes solo en bacterias Gram (-)
•
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
GLJ
FIMBRIAS
GLJ
PILI
•
Descripción
Estructuras generalmente más largas que las fimbrias
Composición química: proteína Pilina
•
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
GLJ
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.
GLJ
PEPTIDOGLICANA
GLJ
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
GLJ
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.
GLJ
ACIDOS TEICOICOS
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
¿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.
GLJ
PARED CELULAR DE GRAM (-)
GLJ
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
GLJ
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.
GLJ
Membrana Citoplásmica
GLJ
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
•
•
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
•
•
•
•
•
•
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
RIBOSOMAS (70S)
•
Están constituídos por ácido ribonucleico ribosomal y proteínas
formando dos subunidades, de 50S y 30S.
•
La subunidad 50 S contiene 34 proteínas y una unidad de rRNA
23S.
•
La subunidad 30S, contiene 21 proteínas y un rRNA 16S.
•
Función:
Son los sitios en donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas y
existen aproximadamente 100 000/ célula bacteriana.
Definir unidades Sverdberg
GLJ
RECOMBINACIÓN GENÉTICA
La recombinación genética puede ser
» Homóloga
» Heteróloga
GLJ
RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA
• Se lleva a cabo intraespecies y consiste en
el intercambio de grandes segmentos de
ADN
GLJ
• RECOMBINACIÓN
HETERÓLOGA:
•ILEGÍTIMA
•SITIO ESPECÍFICA
GLJ
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.
GLJ
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
GLJ
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.
GLJ
¿ COMO SE PUEDE INTRODUCIR EL
DNA A UNA CÉLULA HUÉSPED ?
 Transformación
 Electroporación
 Transducción: generalizada o
especializada
 Conjugación
 Vectores de clonación
 Biobalística
GLJ
TRANSFORMACIÓN EN CÉLULAS
COMPETENTES
•
Unión del DNA de doble cadena por una proteína de unión a DNA
que solo existe en células competentes.
•
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:
•
Azotobacter sp, Bacillus sp
•
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.
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
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
GLJ
FUNCIONES
FISIOLÓGICAS
• Fijación de N2 ..........................Rhizobium sp.
• Producción de hemolisina, coagulasa,
fibrinolisina.................................Staphylococcus sp
Degradación de hidrocarburos...Pseudomonas sp.
• Producción de tumores....Agrobacterium tumefasciens
GLJ
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.
GLJ