CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DE LAS BACTERIAS TEMA 2 DEL PROGRAMA Unidad 1 del libro tomo I Puntos 1 - 3 IES Miguel de Cervantes. Murcia FUNDAMENTOS Y TÉCNICAS DE ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS Profesores: Pina Alburquerque, J.A. Sánchez Moreno, A.

Bacterias Microorganismos unicelulares Tamaño de algunos micrómetros de largo (0,5 – 5 µm) Diversas formas.

Bacterias: Tamaños relativos

Bacterias

Bacterias Son procariotas: no tienen núcleo definido ni orgánulos membranosos internos A diferencia de las células eucariotas de los animales y las plantas

Bacterias: Origen y evolución Los seres vivos se dividen actualmente en tres dominios: Bacterias (Bacteria) Arqueas (Archaea) Eucariontes (Eukarya) En el dominio Eukarya se incluyen las formas de vida más conocidas y complejas (protistas, animales, hongos y plantas). En los dominios Archaea y Bacteria se incluyen los organismos procariotas

Bacterias: Origen y evolución

Árbol filogenético de los tres dominios En el centro ancestro común Eucariotas en rojo Archaeas en verde Bacterias en azul

Bacterias: Filogenia (algunas consideraciones) El término "bacteria" se aplicó tradicionalmente a todos los microorganismos procariotas. La filogenia molecular ha demostrado que los microorganismos procariotas se dividen en dos dominios que evolucionaron independientemente desde un ancestro común: Bacteria (antes Eubacteria ) Archaea (antes Archaebacteria) El término Mónera, actualmente en desuso, en la antigua clasificación de los cinco reinos significaba lo mismo que procariota, y así sigue siendo usado en muchos manuales y libros de texto.

Bacterias: Filogenia

Estructura bacteriana Elementos obligados: Pared bacteriana. Membrana citoplasmatica. Citoplasma. Ribosomas. Cromosoma bacteriano. Elementos facultativos: Capsula. Flagelos. Fimbrias o pili. Endospora. Glicocalix. Plasmidos.

Estructura bacteriana

Citoplasma 80 % de agua Enzimas, iones … Contiene todos los demás componentes 80 % de agua Enzimas, iones …

Membrana plasmática Bicapa lipídica (fosfolípisos y glucolípidos) Delimita todas las células Contiene proteínas Transmembrana (integrales) Periféricas

Membrana plasmática

Membrana plasmática Es una barrera selectivamente permeable: Regula la entrada y salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica

Receptores de membrana

Mesosomas Invaginaciones de la membrana plasmática en bacterias Se le asignan funciones de respiración y relación con la duplicación del ADN bacteriano Discutido

Pared celular Límite externo. Ayuda a mantener la forma Gran importancia en clasificación (sistemática) Protege a la bacteria Permite el paso selectivo de sustancias Implicada en la patogenicidad Se localizan numerosos determinantes antigénicos que permiten diferenciar a las bacterias entre sí

Pared celular: Tinción de GRAM Pared celular monoestratificada de MUREINA Gram – Pared celular biestratificada: MUREINA Lipopolisacáridos y proteínas

Tinción de GRAM

Pared celular: Tinción de GRAM 1 y 4: Membrana plasmática 2 y 5: Peptidoglicano (Mureina) – Con ácidos teicoicos 3 y 7: Espacio periplasmático 6: Membrana externa (lipopolisacáridos, proteínas) Gram -

PEPTIDOGLUCANO Aminoácidos D AA solo aquí: DAP

PEPTIDOGLUCANO

Esquema de pared celular en bacterias  Bacteria Gram-positiva 1-membrana citoplasmática 2-peptidoglicano 3-fosfolípidos 4-proteínas 5-ácido lipoteicoico.  Bacteria Gram-negativa 1-membrana citoplasmática 2-espacio periplasmático 3-membrana exterior 4-fosfolípidos 5-peptidoglicano 6-lipoproteína 7-proteínas 8-lipopolisacáridos 9-porinas

Pared celular Gram +

Pared celular Gram -

No se tiñen con Gram: Micobacterias (ácido alcohol resistentes) Mycoplasma spp Formas L: Bacterias que han perdido la pared (Formas S: con pared)

Región nuclear: Una sola molécula de ADN bicatenario circular (cromosoma bacteriano) Muy replegado

Plásmidos Pequeñas moléculas circulares de ADN bicatenario extracromosómico. Se replican independientemente. Se pueden transmitir de una bacteria a otra. Información genética para funciones importantes como la resistencia a antibióticos, fatores de patogenicidad (toxinas, cápsula)

Plásmidos Son utilizados en ingeniería genética

Plásmidos Son utilizados en ingeniería genética

Ribosomas Síntesis de proteínas Formados por ARNr y proteínas Tamaño: 70 S Dos subunidades de 30 S y 50 S Libres en el citoplasma

Ribosomas y síntesis de proteínas

Elementos facultativos:

Elementos facultativos: Inclusiones citoplasmáticas Gránulos de reserva Lipidos Fosfato: Corpúsculos metacromáticos: Se tiñen de rojo con colorantes azules (azul de metileno). Característicos de Corynebacierium diphtheriae Polisacáridos. Se tiñen con yodo (glucógeno rojo, almidón azul) Azufre Carboxisomas Vacuolas: líquidos o gases rodeados de membrana

Flagelos Filamento responsable de la movilidad Mas frecuentes en bacilos Según su posición:

Flagelos

Pili y Fimbrias Son apéndices proteínicos, presente en muchas bacterias, más delgados y cortos que un flagelo. 4 - 7 nm de diámetro y varios μm de largo Evaginaciones de la membrana citoplasmática que asoman al exterior a través de los poros de la pared celular.

Pili y Fimbrias Fimbrias: Tienen función de adherencia a superficies Pili: Intercambio de información genética (plásmidos) por conjugación (pili sexuales).

Pili: Conjugación

Cápsula Capa externa viscosa formada por polisacáridos Rodea la bacteria Se visualiza con tinción negativa

Cápsula

Cápsula Funciones: Regula el intercambio de agua, iones y nutrientes. Protege de la desecación. Almacén externo de nutrientes Defensa frente a anticuerpos, fagos y células fagocíticas (Relación con la virulencia) Facilita la formación de colonias Si es flexible y menos unido a la bacteria: Glicocalix Formación de biopelículas. Estructuras extracelulares bacterianas: 1-cápsula 2-glicocálix (capa mucosa) 3-biopelícula

ENDOSPORA Principalmente en algunos bacilos Formas de resistencia A elevadas temperaturas A desecación A radiaciones Esporulación - Germinación (forma vegetativa) Estructura compleja

ENDOSPORA -Núcleo: parte central que contiene dipicolinato de Ca para resistencia. -Membrana de la endoespora. -Corteza/Córtex: formada por peptidoglicano. -Capa Cortical/Cutícula: la cual contiene proteínas con enlace disulfuro, que permite resistir a elevadas temperaturas. -Exosporio/Exosporium: estructura más externa, formada por glicoproteínas.

ENDOSPORA El material de las envolturas representa casi el 50% del peso seco de la espora madura. El cortex de la espora está compuesto de un glucopéptido similar a la mureína pero con mayor cantidad de enlaces transversales. Refringentes: El material proteico se concentra en la zona de formación de la espora, aumentando el índice de refracción. Síntesis de ácido dipicolínico quelado con Ca++ Responsables de la resistencia. Especifico de las esporas, no se le encuentra en las células vegetativas.

Fases de la esporulación: División asimétrica: El futuro protoplasto de la espora recibe el material nuclear correspondiente. A diferencia de una división común, el estrangulamiento del protoplasto de la célula materna no es seguido por el de la pared celular entre los dos protoplastos hijos. El protoplasto de la futura espora es rodeado por la membrana citoplasmática de la otra célula resultante de la división, siendo finalmente englobada por la misma. Por tanto, la futura espora esta rodeada por dos membranas citoplasmáticas que sintetizan las otras capas.

Géneros formadores de esporas Bacilos Aerobio o facultativo, producción de Catalasa Microaerofilo, no produce catalasa; productor homofermentativo de ácido láctico Anaerobios: Reductor de Sulfato No reduce sulfato, fermentativo Gram negativo; puede crecer como homoacetogénico en H2 + CO2 Halófilo, aislado del Mar Muerto Produce más de cinco esporas por célula; fija N2 Fototrófico   Sintrófico, degrada ácidos grasos pero únicamente en cocultivo con una bacteria que utiliza H2 Bacillus Sporolactobacillus Desulfotomaculum Clostridium Sporomusa Sporohalobacter Anaerobacter Heliobacterium, Heliophilum Syntrophospora Cocos Normalmente dispuestos en tetradas o paquetes Sporosarcina

ENDOSPORA Localización

ENDOSPORA

Endospora en forma de palillo de tambor Clostridium tetani

Genética bacteriana Mutaciones Si afectan a un solo nucleótido: Puntuales Por sustitución, inserción o pérdida de un nucleótido Cepa salvaje (wild type) y cepa mutante Agentes mutagénicos, como Radiaciones UV y ionizantes.

Mecanismos de transferencia de material genético entre bacterias

Transformación y recombinación

Conjugación Algunas bacterias (llamadas F+) poseen el Factor F: un fragmento de ADN con información para la formación del pili sexual (gen tra). Bacterias F+ pasan información genética a bacterias F- Tres casos: Factor F va en un plásmido que forma el pili, se replica y pasa a la bacteria F-, por lo que al final la dos son F+ El factor F va en un plásmido, pero se integra en el cromosoma bacteriano (bacterias Hfr). Pasa a la bacteria F- una parte del cromosoma bacteriano, pero no el factor F completo, por lo que la receptora sigue siendo F- En algunas Hfr, con baja frecuencia, el factor F se separa del cromosoma y forma de nuevo un plásmido, llevándose parte del cromosoma (bacterias F’). El plásmido pasa a la F- con el material genético añadido, y la F- pasa a ser F+, como en el primer caso.

FIN