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LA CÉLULA PROCARIOTA COMPONENTES DE LA CÉLULA PROCARIOTA 1. Envolturas celulares: composición, estructura y función de la membrana plasmática (mesosomas), pared bacteriana (gram + y gram -) y cápsula bacteriana. 2. Flagelos, pili bacterianos y fimbrias. 3. Citoplasma: citosol/hialoplasma y morfoplasma (estructuras citoplasmáticas: ribosomas, inclusiones, vesículas y plásmidos). 4. Nucleoide Los microorganismos procariotas pertenecen al Reino Móneras, pueden ser: • Arqueobacterias. Su membrana celular carece de ácidos grasos, puede ser bicapa o monocapa. Su pared celular carece de peptidoglucanos y de D-aminoácidos. Su genoma es una sola molécula de ADN circular muy pequeña. Muchas especies son autótrofas y otras son capaces de colonizar medios de condiciones extremas: halofílicas, termofílicas, metanógenas. Se cree que los primeros organismos que aparecieron sobre la Tierra fueron muy parecidos. • Eubacterias. Son bacterias verdaderas, muy antiguas. Tamaños muy variables. Son los organismos más pequeños que disponen de mecanismos metabólicos para obtener y transformar la materia, para crecer y replicarse. Características generales de las bacterias • Son procariotas • No presentan orgánulos en el citoplasma • Pueden presentar invaginaciones de la membrana • Presentan pared celular • Tamaño muy variable • Forma esférica o cilíndrica MORFOLOGÍA BACTERIANA 1. ENVUELTAS CELULARES 1.1.CÁPSULA • Material mucoso • Formada por: polisacáridos, polipéptidos ó complejos de proteínas y polisacáridos • Protege de: – – – – La desecación Fagocitosis Acción de los anticuerpos Infección de un bacteriófago • Regula los procesos de intercambio de iones, agua y sustancias nutritivas • Facilita la adherencia sobre distintas superficies • Facilita la fijación de las bacterias patógenas sobre su huesped 1.2.PARED CELULAR • Pared rígida y porosa rigidez y forma • En las Eubacterias, la pared es de péptidoglicano (polímero de aminoácidos y aminoazúcares), formado por tres unidades repetitivas: – Un disacárido de N-acetilglucosamina y Nacetilmurámico – Un tetrapéptido: LAla-Dglu-lLis-Dala – Un puente peptídico: 5 moléculas de glicina El disacárido alterna formando una cadena lineal de polisacárido. El tetrapéptido enlaza los N.acetilglucosamina. El puente peptídico enlaza dos tetrapéptidos de dos cadenas de polisacáridos Tipos de pared Por la distinta composición de la pared bacteriana, las bacterias reaccionan de manera diferente al ser tratadas con la tinción de Gram, distinguiéndose dos grupos: las bacterias Gram +, que tiñen de color azul y las baterías Gram – que tiñen de color rojo. G(+) Color violeta G(-) Color rosa • BACTERIAS G (+) : pared gruesa y amorfa. 90% de péptidoglicano, el resto: Ac. Teicoicos, proteínas,… • BACTERIAS G (-): Pared compleja, estratificada. Entre 5% y 20% del péptidoglicano, el resto lipoproteínas, lipopolisacáridos bicapa externa que les protege de la lisozima. PARED Gram + Pared G (+) PARED Gram - Pared G (-) FUNCIONES • Mantiene la forma de la célula y les protege de la lisis osmótica • Posee componentes con capacidad antigénica • Regula el intercambio con el exterior 1.3.MEMBRANA PLASMÁTICA Es una envoltura que rodea al citoplasma. Está constituida por una membrana de tipo unitario de 75 Å de espesor. Su estructura y composición es idéntica a la de las células eucariotas pero carece de colesterol. Función: Delimita la bacteria y regula el paso de sustancias nutritivas. Una particularidad que presenta la membrana bacteriana es la existencia de unos repliegues internos que reciben el nombre de mesosomas. Los mesosomas incrementan la superficie de la membrana plasmática. En ellos hay gran cantidad de enzimas responsables de importantes funciones celulares, entre las que destacan las siguientes: 1.Realizar la respiración bacteriana por la presencia de enzimas ATPasa. 2.Síntesis de diversos componentes de la membrana, la pared y la cápsula. 3.Realiza la fotosíntesis bacteriana. 4.Dirigir la replicación del ADN bacteriano mediante la ADN polimerasa. 5.Asimilación de Nitrógeno. 2. APÉNDICES EXTERNOS 2.1 FLAGELOS 1. 2. 3. 4. 5. Polar monotrica Polar lofotrica Polar anfitrica Lateral umbilical Peritrica Flagelos Estructura: Prolongaciones finas de longitud variable (De 1 a 100/célula) Función: Movilidad • Apéndices largos y delgados • Al M.E. se observa – Un filamento: rígido, curvado, de flagelina (disposición helicoidal). No está rodeado de membrana plasmática – Un codo ó gancho: une el filamento a la superficie celular – Corpúsculo basal: • G (+): dos anillos • G (-): cuatro anillos. Dos a nivel de membrana y dos a nivel de pared • Un eje ó varilla que los atraviesa Flagelo bacteriano Pelos Estructura: alargadas y huecas, compuestas de una proteína llamada pilina Sólo en Gram – Dos tipos: de conjugación o pelos sexuales y de unión o fimbrias Función: • Fimbrias o pili: adhesión a sustrato • Pelos sexuales: Transmisión de ADN 3. CITOPLASMA CITOPLASMA El citoplasma posee dos regiones bien diferenciadas: una en donde se halla el material genético, denominado nucleoide o cromosoma bacteriano, y el citoplasma restante, de aspecto homogéneo, formado por un citosol o hialoplasma que es una disolución gelatinosa con gran cantidad de agua y proteínas, y por un morfoplasma constituido por estructuras citoplasmáticas: ribosomas, inclusiones, vesículas y plásmidos. • Matriz gelatinosa (protoplasma) • Alto contenido en agua y de aspecto granuloso Contiene Enzimas y proteínas Inclusiones Gránulos Ribosomas Glucógeno Gotitas lipídicas Polifosfato Vesículas de gas Ribosomas Estructura: Libres o formando polirribosomas. Algo más pequeños que los de la célula eucariota, muy parecidos a los ribosomas de las mitocondrias. Velocidad de sedimentación de 70 S, constituidos por dos subunidades: Subunidad pequeña, que sedimenta a valores de 30 S Subunidad grande que sedimenta a valres de 50 S Función: Síntesis de proteínas Gránulos (o inclusiones) Estructura: Sin membrana, dispersos por el citoplasma. Son reservas energéticas: Almidón, glucógeno o lípidos. Función: fuente de reserva de compuestos Orgánulos especiales Tilacoides Estructura: Con membrana parecida a la plasmática y pigmentos fotosintéticos. En cianobacterias Función: Fotosíntesis Orgánulos diminutos: Estructura: Delimitados por membranas rígidas de proteínas Función: • Vesícula de gas: • Permitir flotabilidad y desplazamientos verticales • Clorosomas: • Fotosíntesis • Carboxisomas: • Fijación CO2 4. REGIÓN NUCLEOIDE • La zona que contiene el material genético (ADN) de la célula • Un cromosoma: ADN bicatenario circular y muy plegado. No asociado a histonas • Plásmidos: pequeñas moléculas de ADN circular extracromosómico. No esenciales. – Proporcionan resistencia a antibióticos y sustancias tóxicas – Implicados en mecanismos parasexuales Características estructurales de las bacterias Cápsula bacteriana Capa más externa, rígida, formada por polisacáridos. Sólo en algunas bacterias Pared bacteriana Gram +: gruesa capa monoestratificada de mureína con proteínas y polisacáridos asociados Gram - :biestratificada, capa basal de mureína y membrana externa Membrana plasmática Estructura y composición idéntica a células eucariotas pero carece de colesterol. Contiene numerosos sistemas enzimáticos que intervienen en muchas funciones Ribosomas Libres o formando polirribosomas. Algo más pequeños que los de la célula eucariota Inclusiones Sin membrana, dispersos por el citoplasma. Orgánulos especiales Tilacoides: con membrana parecida a la plasmática y pigmentos fotosintéiticos Delimitadas por membrana rígida de proteína: vacuolas de gas, clorosomas, carboxisomas Cromosoma ADN circular situado en la región nuclear o nucleoide del citoplasma. bacteriano Plasmidios: pequeñas moléculas de ADN circular Flagelos Prolongaciones finas de longitud variable (De 1 a 100/célula) Pelos Sólo en Gram – Dos tipos: de conjugación o pelos sexuales y de unión o fimbrias Funciones de los componentes Cápsula bacteriana Proteger contra la fagocitosis o frente a la desecación Permite la fijación a sustratos Pared bacteriana Da forma a la bacteria, Proporciona rigidez Soporta presiones osmóticas elevadas Membrana plasmática Delimitar el citoplasma Permite de forma selectiva el paso de sustancias entre el interior y el exterior Alberga algunos procesos metabólicos como respiración o fotosíntesis Citoplasma Alberga el nucleoide, plásmidos, ribosomas, vesículas de gas y gránulos o inclusiones, Lugar donde se lleva a cabo muchas de las reacciones metabólicas Ribosomas Síntesis de proteínas Inclusiones Gránulos (o inclusiones): fuente de reserva de compuestos Orgánulos especiales • Vesícula de gas: permitir flotabilidad y desplazamientos verticales • Clorosomas: fotosíntesis • Carboxisomas: fijación CO2 Cromosoma bacteriano Llevar y transmitir la información genética Plásmidos Conferir alguna característica ventajosa para la bacteria Flagelos Movilidad Pelos • Fimbrias: adhesión a sustrato • Pelos sexuales: Transmisión de ADN 5.ENDOSPORAS • Esporas que se forman en el interior de la célula, cuando las condiciones no son favorables • Formas resistentes • Poseen: – ADN bacteriano – Algo de citoplasma – Pared gruesa • Soportan condiciones extremas: altas temperaturas, sequedad, agentes químicos, radiaciones,… 6. FISIOLOGÍA BACTERIANA Características funcionales: Reproducción Asexual por bipartición o fisión binaria Este mecanismo solo permite a la bacteria la posibilidad de aumentar su variabilidad genética por mutación. Mecanismos parasexuales Mecanismos de transferencia genética horizontal, mediante los cuales intercambian información genética, de esta forma una bacteria pasa información a otra de la misma generación 6.1 Reproducción bacteriana: Bipartición • Duplicación del ADN y separación de las dos cadenas • La reproducción está ligada a la actividad de los mesosomas • El encima ADNpolimerasa y otras encimas necesarios para la replicación del ADN están situados en los mesosomas además de las sustancias necesarias para formar el tabique de separación Asexual por bipartición o fisión binaria Mecanismos parasexuales: Conjugación Transformación Transducción Estos mecanismos explican la variabilidad que pueden presentar algunas bacterias al habitar junto a otras distintas. Pueden adquirir genes que les aportan cualidades que no poseían y que les dan una mayor probabilidad de sobrevivir en el medio Son por tanto fundamentales en el proceso de evolución bacteriana. Mecanismos parasexuales: Conjugación Una bacteria transmite ADN por medio de un pelo sexual a la bacteria receptora. Las donadoras tienen, además, un tipo de plásmidos llamados plásmidos F o factores F, que contienen los genes que informa de la producción de pelos sexuales. Las bacterias con plásmidos F se llaman F+ y las que no tienen F-. • El plásmido F recibe el nombre de episoma si se intercala dentro del ADN bacteriano. Las bacterias que poseen episoma se denominan Hfr y son capaces de aportar ADN a las bacterias F-. Mecanismos parasexuales: Transformación Mecanismos parasexuales: Transducción
