CLASE 7e CitoplasmaBacteriano

Citoplasma bacteriano
• El citoplasma o el protoplasma es la
parte de la célula que está dentro de
la membrana citoplasmática.
• El citoplasma tiene una consistencia
parecida a un gel, compuesto del
agua, enzimas, sustancias nutritivas,
desechos, y gases y contiene
estructuras celulares como ribosomas,
cromosoma y plásmidos.
• La matriz citoplasmática es definida
como sustancias dentro de esta
membrana, excluyendo el material
genético.
Material genético
El cromosoma (ADN) bacteriano también
llamado nucleoide se encuentra disperso
en el citoplasma bacteriano. Este,
almacena la información genética de las
bacterias.
Genomas microbianos
Lineal
Streptomyces coelicolor
Circular
Pseudomonas aeruginosa
Organización del ADN en
bacterias
El ADN circular se encuentra super-enrollado y agrupado en
dominios por medio de proteínas denominadas like histonas.
Proteínas básicas detectadas
en bacterias
Semejanza
con
eucariontes
Proteína
Composición
Contenido por
células
HU
Dímero subunidades a y b
de 9.000 Da
40.000 dímeros
Histona H2A
H
Dímero subunidades
idénticas de 28.000 Da
30.000 dímeros
Histona H2B
IHF
Subunidad a de 10.500 Da
Subunidad b de 9.500 Da
Desconocido
Desconocida
H1
Subunidad de 15.000 Da
10.000 copias
Desconocida
HLP1
Monómero de 15.000 Da
20.000 copias
Desconocida
P
Sububnidad de 3.000 Da
Desconocido
Protaminas
Función de Proteínas “Histone
like”
Las proteínas “Histonelike” realizan la
modificación topológica
del cromosoma (torsión,
flexión y plegado) y
directamente regulan la
función de los
promotores de operones
individuales.
Son críticas para la
regulación del
metabolismo y están
involucradas en la
respuesta a los cambios
ambientales.
Nature Reviews Microbiology 8, 185-195 (March 2010)
Plásmidos
Material genético extracromosómico,
se encuentran en citoplasma
bacteriano. En general son circulares
pero existen algunos lineales.
Los plásmidos pueden ser unicopia o
multicopia, es decir, algunos pueden
reproducirse independientes a la
reproducción de la bacteria.
Algunos de ellos contienen genes que
proporcionan características diferentes
a las bacterias, como el plásmido F
que puede transferirse a otras
bacterias mediante la conjugación.
Existen plásmidos que
se combinan con el
ADN cromosómico y se
denominan episomas.
Plásmidos
Los plásmidos son
herramientas muy importantes
en los estudios de biología
molecular, se emplean como
vectores de genes para la
transformación de células.
ARN
En la célula existen tres tipos principales
de ARN (ácido ribonucleico)
• ARNm (mensajero)
• ARNt (de transferencia)
• ARNr (ribosomal)
Modelo animado del ribosoma
http://www2.uah.es/biomodel/model1j/rna-prot/ribosoma.htm
ARN ribosomal
Ribosomas 70s
(procariotes)
Ribosomas 80s
(eucariotes)
Subunidad grande 50 S
ARN 5 S + ARN 23 S +
proteínas
Subunidad grande 60 S
ARN 28 S + ARN 5,8 S +
ARN 5 S + proteínas
Subunidad pequeña 30 S
ARN 16 S + proteínas
Subunidad pequeña 40 S
ARN 18 S + proteínas
Replicación, transcripción y
traducción
A diferencia de las células
eucariotes, en las bacterias no
existen compartimentos, por
los que los procesos de
replicación de ADN,
transcripción (ADN → ARNm) y
traducción (ARNm + ARNt +
ARNr → Proteínas) ocurren en
el citoplasma.
Polisoma
Los polisomas o polirribosomas son
los ribosomas unidos a una
molécula de ARN mensajero y que
se encuentran sintetizando los
péptidos (proteínas). Estas
agrupaciones de ARN-proteína son
visibles al microscopio electrónico.
Inclusiones citoplasmáticas
• Gránulos de polisacáridos
Glucógeno
Unidades de glucosa que son reserva de carbono y energía
que se forma en un exceso de carbono.
Inclusiones citoplasmáticas
• Inclusiones lipídicas
poli-β-hidroxibutirato (PHB)
Polímeros de reserva de carbono y
energía, su nombre genérico es poli-βhidroxialcanoatos (PHA) que se forman en
exceso de carbono. Pueden observarse al
microscopio electrónico de transmisión o
con colorantes solubles en aceites.
Micobacterium, Bacillus,
Azotobacter, Spirillum
Inclusiones citoplasmáticas
• Gránulos metacromáticos (volutina)
Corynebacterium sp
Polifosfato
Reserva de fosfato que se ponen en evidencia con una tinción
con el azul de toluidina, al combinarse con el polifosfato da un
color violeta rojizo. Este fenómeno se denomina metacromasia
y los gránulos que así se tiñen se denominan generalmente
gránulos metacromáticos.
Inclusiones citoplasmáticas
• Gránulos de azufre
Thiomargarita namibiensis
Bacterias quimiolitótrofas y fototróficas que oxidan el H2S a Sº,
este último forma acumulaciones refringentes y visibles al
microscopio. El Sº puede ser oxidado nuevamente para producir
SO42- y las inclusiones desaparecen.
Inclusiones citoplasmáticas
• Cianoficinas
Polímero de carbono y nitrógeno que
se forma en cianobacterias. Es el único
material de reserva conocido de
nitrógeno y no es sintetizado en los
ribosomas.
Anabaena sp
Oscillatoria sp
Inclusiones citoplasmáticas
• Carboxisomas
Thiobacillus neapolitanus
Cianobacterias y Thiobacillus
Son acumulaciones de la enzima
Ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa/
oxigenasa
(RuBisCO)empleada por los
microorganismos autótrofos para
fijar CO2 mediante el ciclo de
Calvin.
Inclusiones citoplasmáticas
• Magnetosomas
Aquaspirillum magnetotacticum
Partículas de magnetita (Fe3O4). El
alineamiento de los magnetososmas
imparte propiedades magnéticas, lo
cual se cree orienta a las bacterias
en el medio ambiente. Los
magnetosomas están rodeados por
una membrana que contiene
fosfolípidos, proteínas y glicolípidos.
Inclusiones citoplasmáticas
• Vacuolas de gas
GvpA
GvpC
Microscystis sp. (cianobacteria)
Son estructuras formadas por dos diferentes proteínas: GvpA y
GvpC. Estas vesículas permiten a los microorganismos flotar en los
sistemas acuáticos. Hay desplazamiento vertical en una columna
de agua en respuesta a cambios ambientales. Las producen las
cianobacterias, las bacterias fototróficas verdes y púrpura, y
algunas aqueobacterias.