CARACTERES DISTINTIVOS DE LOS PROCARIOTAS
Células procariotas
Procariotas vs. Eucariotas
CÉLULA
MATERIAL GENÉTICO
ORGANIZACIÓN DEL CITOPLASMA
MEMBRANA PLASMÁTICA
MOVILIDAD
PROCARIOTA
Una sola molécula circular de ADN
doble cadena. Está contenido en
una región concreta del citoplasma
(nucleoide), sin estar separado por
membrana.
Es frecuente encontrar unidades
de replicación autónomas
extracromosómicas (plásmidos).
No hay histonas unidas al ADN.
No existe un sistema de
endomembranas.
Los ribosomas son 70S
Carecen de esteroles, salvo los
micoplasmas (pero en este caso los
esteroles proceden del
hospedador), algunas especies de
cianobacterias y de bacterias
melitotrofas.
Mediante flagelo (diferente al
eucariota)
EUCARIOTA
Varios cromosomas de ADN doble
cadena lineal. El extremo de los
cromosomas contienen secuencias
teloméricas.
Existe membrana nuclear e
histonas adheridas al ADN.
Sistema de endomembranas
interno que forma las organelas
(mitocondrias, cloroplastos,
retículo endoplásmico, Golgi,
lisosomas, etc.)
Los ribosomas son 80S
Poseen esteroles.
Mediante cilios y flagelos
PARED CELULAR
Peptidoglicano
Celulosa en plantas y quitina en
hongos.
CONTENIDO CITOPLASMÁTICO
70% H2O
Las macromoléculas constituyen la
porción mayoritaria de la masa
celular (96%), las proteínas
representan más de la mitad.
Poseen una proporción de ARN
superior a la de los eucariotas.
90% H2O
La mayor parte de los compuestos son semejantes a los de eucariotas, pero hay dos que son exclusivas de los
procariotas: lipopolisacárido (exclusivo de Gram-negativas); peptidoglicano (presente en eubacterias Grampositivas y Gram-negativas).
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Estructura de la célula procariota
Cápsula o capa mucilaginosa (glucocalix)
Capa externa a la pared celular (también es una capa mucilaginosa). Su composición varía según el tipo de
microorganismos. Los polisacáridos que la forman intervienen en la fijación de microorganismos a tejidos
específicos del huesped.
Capa S paracristalina
Capa que, en muchas eubacterias envuelve a la pared celular. Está formada por el ensamblaje de subunidades
idénticas de proteínas o glicoproteínas. En Gram negativas la capa S se une a la membrana externa, mientras
que el Gram positivas lo hace al peptidoglucano. En muchas Arqueas es la única capa que rodea al protoplasto,
por lo que en ellas cumple funciones de auténtica pared celular.
Pared celular
Estructura rígida que le da forma y resistencia (a excepción de micoplasmas). Químicamente está formada por
péptidoglicano o mureína, un polisacárido.
Vaina
Son estructuras tubulares compuestas de un heteropolímero (proteína, lípido y polisacárido) que engloban a
conjuntos de células bacilares en cadenetas o filas. La vaina está en contacto con la pared celular subyacente,
pero no hay enlaces entre ambas.
Botones de anclaje
Son acúmulos de mucopolisacáridos ácidos, segregados en puntos concretos de la célula, a nivel de pared
celular. Facilitan la unión de las bacterias que los poseen a sus sustratos pared celular
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Protoplasto
Formado por la membrana plasmática (puede presentar ciertas invaginaciones hacia el citoplasma
denominadas mesosomas) y el citoplasma.
Nucleoide
Región del citoplasma que contiene una única molécula de ADN circular denominada genóforo o cromosoma
bacteriano y diversas proteínas (ARNpol, ADN Pol y proteínas básicas que cumplen una función parecida a las
histonas eucariotas permitiendo y estabilizando el superenrollamiento del ADN).
Genóforo o genoma bacteriano
Constituido por un cromosoma y en algunas especies uno o varios plásmidos (elementos genéticos
extracromosómicos).
Ribosomas
Son 70s, estructuralmente diferentes a los eucariotas (80s). Están compuestos por dos subunidades (50s y 30s)
que se pueden encontrar libres en el citoplasma o unidos a moléculas de ARNm formando los polirribosomas
Inclusiones
Son sustancias inertes presentes en el citoplasma, donde son almacenados nutrientes, productos de excreción,
y gránulos de pigmento (ej: gránulos de azufre en bacterias reductoras).
Gránulos de reserva
Los principales son de ácido polihidroxibutírico, polifosfato o polímeros de glucosa (similares a glucógeno y
almidón)
Apéndices filamentosos
Las bacterias pueden presentar apéndices de naturaleza proteica que se clasifican en dos grandes tipos:
flagelos, relacionados con la movilidad y las fimbrias y pelos, relacionadas con los procesos de adherencia.
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Tamaño y forma de las células bacterianas
Tamaño
Las bacterias suelen presentar un tamaño menor que el de una célula eucariótica, sin embargo, existe un
amplio rango de tamaños, según las especies:
Una bacteria grande es Beggiatoa gigantea, con un tamaño similar al de muchas células eucarióticas (40 mm), o
Epulopiscium, un comensal del intestino del pez cirujano que mide 0,5 mm de longitud. Thiomargarita alcanza
Una bacteria relativamente pequeña es Haemophilus influenzae, que mide 0.25 x 1.2 mm. Los organismos
celulares cultivables más pequeños que existen son los micoplasmas, muchos de los cuales no superan los 0.2
mm de diámetro. Las nanobacterias o ultramicrobacterias miden en torno a 0.05 mm.
Forma
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Cocos
Forma redondeada. Según el plano de división y si se produce la separación completa de las células hijas
después de la división pueden ser:
Micrococos (células individuales)
Diplococos (parejas)
Tétradas (4 célula agrupadas en un plano)
Sarcinas (8 células formando un cubo)
Estreptococos (en cadenas)
Estafilococos (en agrupaciones en forma no definida que recuerdan a los racimos de uvas).
Bacilos
Cocobacilos: cortos, de forma ovoidal
Bacilos rectos: extremos planos
Bacilos fusiformes: extremos en punta
Diplobacilos: en parejas
Estreptobacilos: en cadena.
Bacilos en empalizada: debido a giros de 180°.
Bacilos en ángulo: en forma de letra V o L.
Bacilos formando “letras chinas”.
Vibrio
Son ligeramente curvos, recordando a una coma ortográfica.
Espirilos
Son espirales rígidas de pocas espiras.
Espiroquetas
Son hélices flexibles muy finas y con un gran número de espiras.
Posición del Flagelo
Otro aspecto importante en la morfología bacteriana es la disposición de sus
apéndices locomotores o flagelos. Aunque existen bacterias inmóviles carentes
de flagelos, existen cinco tipos básicos de flagelación:
Polar (un flagelo en un extremo)
Bipolar (un flagelo en cada extremo)
Lofotrica (un grupo de flagelos en un extremo)
Anfitrica (un grupo de flagelos en cada extremo)
Peritrica (los flagelos se distribuyen uniformemente por toda la
superficie).
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Pared celular
La mayor parte de los procariotas posee una pared celular (P.C.) rígida rodeando al protoplasto. Las
excepciones son los micoplasmas y algunas arqueas, como Thermoplasma.
Las paredes celulares más frecuentes en eubacterias siguen dos modelos alternativo: Gram-positivo o Gramnegativo.
Unas pocas eubacterias (como las del gén. Planctomyces) poseen paredes a base de proteínas.
Las Arqueas poseen paredes diferentes a las de eubacterias y se pueden agrupar en diversos tipos.
Paredes de las eubacterias
Peptidoglicano
Consisten en una capa rígida de peptidoglicano (= mucopéptido o mureína), que en Gram-positivas se
encuentra inmerso en una matriz aniónica de polímeros azucarados y en Gram-negativas está rodeada por una
membrana externa, e inmersa en un espacio periplásmico.
En las bacterias Gram-positivas el peptidoglucano representa el componente mayoritario de la pared celular
(50-80% en peso), mientras que en Gram-negativas supone sólo del 1 al 10%.
En Gram-positivas forma una capa mucho más
gruesa que en Gram-negativas. En ambos casos
está formado por:
Cadenas lineales de un polisacárido
formado por residuos alternativos de Nacetilglucosamina y N-acetilmurámico unidos
mediante un enlace (1β 4)
El N-acetilmurámico está unido a un
tetrapéptido (segmento de 4 aminoácidos) que
se caracteriza por poseer D-aminoácidos. La
composición del tetrapéptido es ligeramente
distinta en Gram-positivas y Gram-negativas
Los distintos tetrapéptidos están
conectados entre sí, bien a través de puentes
de pentaglicina (pentapéptido formado por 5
glicinas), como ocurre en las Gram-positivas,
bien directamente, como ocurre en las Gramnegativas.
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Ácido Teicoico y Lipoteicoico
Junto a los peptidoglicanos, forman parte de la pared de bacterias Gram-positivas:
Los ácidos teicoicos: son polímeros de un polialcohol (glicerol o ribitol). Forman parte de la gruesa capa
de peptidoglicano que rodea a la membrana plasmática y están directamente unidos a él mediante un
enlace fosfodiéster. De este modo pueden conectar varias capas de peptidoglicano.
Los ácidos lipoteicoicos: atraviesan totalmente la capa de peptidoglicano porque están integrados en la
membrana plasmática por medio de dos cadenas de ácido graso. Constan de un polímero lineal
formado por entre 16 y 40 unidades de glicerol-fosfato, unido a un glicolípido que varía según las
especies y que permite a la molécula integrarse en la membrana plasmática.
Lipopolisacáridos
Los lipopolisacáridos (LPS), junto con los peptidoglicanos, forman parte de la pared de la pared celular de las
bacterias Gram-negativas. Tienen carácter anfipático, presentan carga negativa, y repelen moléculas
hidrofóbicas. Son tóxicos para el hombre, y también se llaman endotoxinas.
El LPS se compone de dos partes:
El lípido A, que está formado por dos N-acetilglucosaminas (GlcNAc) fosforiladas. Las GlcNAc están
unidas a 6 cadenas saturadas de ácido graso y que permiten anclar el PLS en la membrana externa de
las bacterias Gram-negativas.
Una cadena de polisacárido compleja, en la que se distinguen dos zonas: el núcleo (un oligosacárido
que está unido a una de las GlcNAc del lípido A) y el antígeno-O (3 a 5 monosacáridos que se repiten).
Es el causante de la respuesta inmunológica que provocan estas bacterias.
Pared Celular de las Arqueas
Exceptuando el género Thermoplasma, carente de pared celular, las demás arqueas poseen por encima de la
membrana citoplásmica algún tipo de estructura con funciones de pared celular.
En muchos casos las funciones de pared celular son ejercidas simplemente por una capa S paracristalina, a base
de disposición regular de subunidades idénticas de una proteína o glucoproteína.
En ciertas arqueas de ambientes extremos, esta capa S está estabilizada por factores de esos ambientes: En el
halófilo obligado Halobacterium las subunidades de glucoproteína se estabilizan por altas concentraciones de
ión Sodio.
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Tinción de Gram
1) Colocar un inóculo de la muestra en un portaobjetos y fijar por calor pasando la parte inferior del
portaobjetos (donde no están las bacterias) por la llama de un mechero. La preparación se trata con un primer
colorante llamado violeta cristal o violeta de genciana. El cristal violeta (colorante catiónico, se une a
componentes celulares de carga negativa) penetra en todas las células bacterianas a través de la pared
bacteriana.
2) A continuación se añade una solución de lugol, que está formado por I2 (yodo) en equilibrio con KI (yoduro
de potasio) y Sl (Siulterio). Actúa de mordiente, haciendo que el cristal violeta se fije con mayor intensidad a la
pared de la célula bacteriana. El I2 entra en las células y forma un complejo insoluble en solución acuosa con el
cristal violeta (precipita). En este momento todas las bacterias están teñidas de color violeta.
3) Luego se realiza una descoloración una mezcla de etanol y acetona. La mezcla de alcohol-acetona puede
disolver el complejo I2/cristal violeta. Las bacterias Gram-negativas pierden el color violeta, mientras que las
Gram-positivas resisten el tratamiento, y retienen el colorante violeta.
El alcohol o la acetona empleados para aclarar, deshidrata las paredes de los microorganismos gram positivosy
forma una barrera que el colorante no puede atravesar. En las células gram negativas, los lípidos de la pared
(más abundantes que en las células grampositivas) se disuelven por este tratamiento, lo que permite el escape
del complejo de cristal violeta con yodo.
4) Para poner de manifiesto las células Gram negativas se utiliza una coloración de contraste: se trata de un
colorante de color rojo o rosa, como la fucsina o la safranina. Este colorante tiñe ahora a las bacterias
previamente descoloradas por el etanol. Por lo tanto, el resultado en la observación al microscopio es que las
bacterias Gram-positivas se ven de color violeta, y las Gram-negativas de color rosa o rojo.
Las siguientes bacterias de naturaleza grampositiva se tiñen como gramnegativas:
Mycobacterias (están encapsuladas).
Mycoplasmas (no tienen pared).
Formas L (pérdida ocasional de la pared).
Protoplastos y esferoplastos (eliminación total y parcial de la pared, respectivamente).
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