ESTRUCTURA BACTERIANA

1.ESTRUCTURA 1.1.CUBIERTA 1.1.1CÁPSULA O GLUCOCÁLIZ MEMBRANA EXTERNA PERIPLASMA PARED CELULAR MEMBRANA PLASMÁTICA 1.2.CITOPLASMA NUCLEOIDE RIBOSOMAS INCLUSIONES O GRÁNULOS DE RESERVA ORGÁNULOS ESPECIALIZADOS 1.3.APÉNDICES 1.3.1FIMBRIAS FLAGELOS

1. ESTRUCTURA Todas las bacterias son células procariotas y esta estructura solo se puede apreciar con el microscopio electrónico. Partes básicas de una célula procariota son: ❖ Cubierta ❖ Citoplasma ❖ Apéndices

1. ESTRUCTURA Célula procariota

1.1. CUBIERTA Superficie externa Estructura multilaminar que puede variar en su complejidad y en su composición química, y según sea esta cubierta, tenemos 4 tipos: - Gram + - Gram – - Micoplasmas - Arqueobacterias La cubierta consta de 1.Cápsula o glicocáliz 2.Membrana externa (solo en Gram-) 3.Periplasma (solo en Gram-) 4.Pared celular 5.Membrana plasmática

GLICOCÁLIZ ✔ Capa gruesa o delgada, la capa más externa de la cubierta celular formada por una sustancia viscosa que contiene la mayoría de las bacterias tanto Gram+ como Gram-. ✔ Compuesta por uno o varios polisacáridos o proteínas. ✔ Función: - Proteger de la acción de agentes antibacterianos como antibióticos, virus bacterianos, fagocitos,…, a mayor grosor mayor protección. - Protege frente a la desecación. - Capacitar a las bacterias que lo poseen para unirse a superficies sólidas.

GLICOCÁLIZ ✔ Cápsula: si la capa viscosa que rodea la bacteria está dispuesta de un modo compacto alrededor de la superficie celular. ✔ Capa mucosa: si está floja formando una capa difusa. Capa mucosa Cápsula

MEMBRANA EXTERNA ✔ Sólo existe en la envoltura de las Gram-. ✔ Formada por una bicapa de moléculas con un espacio entre ellas. ✔ La más interna está formada por fosfolípidos y la más externa por lipopolisacáridos (LPS). ✔ La mayoría de las moléculas que entran a través de la membrana externa lo hacen gracias a las porinas (proteínas). ✔ Las porinas crean canales de paso o poros que permiten la difusión de las pequeñas moléculas hacia el interior. ✔ Por esta membrana, las Gram- son más resistentes a las sustancias tóxicas del medio ambiente, incluidos los antibióticos.

1.1.2.MEMBRANA EXTERNA ❖ LPS Molécula compleja formada por una capa lipídica constituida por el lípido A (endotoxina) y un polisacárido que es la parte hidrofílica (representa la cabeza del LPS).

PERIPLASMA ✔ Exclusivo de las bacterias Gram-. ✔ Espacio vacío (espacio periplasmático) entre la membrana externa y la membrana plasmática. ✔ Es una envoltura más de las que forman la envoltura de las Gram-. ✔ Concentración elevada de enzimas degradantes (enzimas hidrolíticas) y proteínas de transporte. ✔ Formado por un material gelatinoso que contiene 2 tipos de constituyentes diferentes: - Enzimas esenciales: hidrolizar los nutrientes (nucleasas, lipasas, betalactanasas) para formar pequeñas moléculas que puedan atravesar la membrana plasmática. - Proteínas estructurales: van a permitir el paso de los nutrientes (azúcares) a través de la membrana.

1.1.3.PERIPLASMA ✔ Gram +: o No tienen periplasma. o En su lugar secretan exo-enzimas que realizan la digestión extracelular necesaria para que las moléculas grandes que NO pueden pasar a través de la membrana externa o la membrana celular.

1.1.3.PERIPLASMA

PARED CELULAR ✔ En la mayoría de las bacterias excepto en los micoplasmas. ✔ En Gram- → debajo de la membrana externa. ✔ En Gram+ → debajo del glicocáliz si es que existiera. ✔ Funciones: 1.Dar forma a una bacteria (esférica (coco), coma (vibrio), bastón (bacilo), espiral (espirilo),…) 2.Contrarrestar la presión de turgencia (presión interna que existe en el citoplasma de una célula) 3.Rigidez → mantener la forma, evitar la lisis. 4.Comunicación con el medio exterior. 5.Puede estar involucrada en patogenicidad → capacidad para producir enfermedad en huéspedes susceptibles. ✔ Componente fundamental → peptidoglucano.

PEPTIDOGLUCANO Formado por largas cadenas de polisacáridos unidos mediante enlaces peptídicos y el componente polisacárido siempre está formado por unidades alternantes de dos azúcares: - NAG (N-Acetil Glucosamida) - NAM (ac. Acetilmurámico) Formado por una o varias capas (rigidez y protección) Resistente → formado por una molécula en la que sus átomos están unidos mediante enlaces covalentes. Este tipo de estructura hace que la pared bacteriana sea más fuerte y pueda contrarrestar la presión osmótica interna ejercida por el citoplasma sobre la pared.

PEPTIDOGLUCANO

1.1.4.PARED CELULAR Diferencias entre la pared celular de las Gram+ y de las Gram- - Gram+: formadas por una capa de mureína. Pared más gruesa, el 90 % de la pared es peptidoglucano. Células muy sensibles a la acción de la lisozima y penicilina o sus derivados. - Gram-: se encuentran encerradas en una simple y enorme molécula de peptidoglucano y se llama saco de mureína. El peptidoglucano contiene menos enlace cruzados y fuerte enlace a la membrana externa.

1.1.4.PARED CELULAR Diferencias entre la pared celular de las Gram+ y de las Gram- GRAM+GRAM- Pared celular Pared celular

1.1.4.PARED CELULAR Diferencias entre la pared celular de las Gram+ y de las Gram-

1.1.4.PARED CELULAR Diferencias entre la pared celular de las Gram+ y de las Gram-

1.1.4.PARED CELULAR

Bacterias sin pared celular:  Formas L ▪ Carecen totalmente o casi de pared ▪Han perdido capacidad de síntesis de Mureína ▪ Existen dos tipos: ▪ L estables o β-estables no pueden revertir a estado original ▪ L inestables pueden revertir ▪Las formas L se pueden inducir artificialmente

1.1.4.PARED CELULAR Bacterias sin pared celular:  Esferoplastos Les falta la mayor parte de pared  Protoplastos ▪ Carecen totalmente de mureina

1.1.5.MEMBRANA PLASMÁTICA ✔ Membrana que rodea al citoplasma. ✔ Principales funciones: - Contener al citoplasma - Llevar a cabo el transporte (regular lo que entra y sale). ✔ La membrana bacteriana se diferencia de la de las células eucariotas en que carece de esteroles. ✔ En el interior de la membrana se alojan gran número de enzimas entre ellas permeasas de diferentes tipos y las enzimas de respiración.

1.1.5.MEMBRANA PLASMÁTICA

✔ Al observar en el microscopio una sección de membrana podemos observar una estructura de 3 capas: - 2 filas de fosfolípidos → Bipack-bicapafosfolipídica - Espacio que queda entre ellas. ✔ En la bicapa de fosfolípidos (en celulas eucariotas y procariotas): - Proteínas periféricas: se encuentran unidas a la superficie de la membrana. - Proteínas integrales o transmembranales: atraviesan la membrana. - Proteínas de transporte o permeasas (carrier): transportan iones y moléculas a través de la matriz lipídica.

PERMEASAS o CARRIER

1.2.CITOPLASMA Gel de alta presión osmótica de aspecto finamente granular delimitado por la membrana citoplásmica. Formado por: – un 80% de agua, proteínas (enzimas), azucares, lípidos, iones inorgánicos y compuestos inorgánicos de bajo peso molecular. Centro muy importante dónde ocurren la mayor parte de reacciones químicas (anabólicas y metabólicas) Presenta dos partes bien diferenciadas: ribosomas región nuclear o nucleoide Además presentan invaginaciones,(la más importante es la de productos de reserva) Diferencias entre citoplasma de eucariotas y bacteriano: El de procariotas carece de citoesqueleto y corrientes citoplasmáticos

1.2.1.NUCLEOIDE Esta formada por la masa de ADN (Portador información genética necesaria sobre estructura y funciones celulares). La mayor parte del ADN bacteriano se encuentra formando una molécula circular, larga llamado Cromosoma bacteriano. Cromosomas procariotas carecen de cubierta nuclear. Los nucleiodes pueden ser esféricos, alargados o en forma de halterio (forma de maza) Pero en algunas bacterias aparecen pequeñas moléculas circulares más pequeños, Plásmidos ( portadores de los genes que codifican las funciones especializadas pero NO las esenciales.). Funciones: 1.Resistencia a antibióticos. 2.Pigmentaciones. 3.Capacidad para utilizar nutrientes inusuales.

1.2.2.RIBOSOMAS El citoplasma bacteriano está lleno de ribosomas. Son pequeñas estructuras que van a sintetizar proteínas. El citoplasma presenta un aspecto rugoso, esto es debido a un gran número de ribosomas en él, aproximadamente unos ribosomas. El ribosoma presenta dos subunidades, cada unidad formada por proteínas y un tipo de ARN llamado ARN ribosómico (RNAr).

1.2.2.RIBOSOMAS Todas las células (eucariotas y procariotas) contienen ribosomas, que actúan como lugares para la síntesis de proteínas. A mayor número de ribosomas, mayor velocidad de síntesis de proteínas. Diferencias entre eucariotas y procariotas: ✔ Número de proteínas ✔ Número de moléculas de ARN ✔ Tamaño más pequeño los procariotas → ribosomas 70 S → ribosomas 80 S S → unidades Svedberg, indica la velocidad relativa de sedimentación durante la centrifugación a velocidad ultraelevada. La velocidad de sedimentación depende del tamaño, peso y morfología de la partícula. Una subunidadd de un ribosoma procariota (70S) está formado por: ✔ Subunidad pequeña 20S que contiene la molécula ARNr. ✔ Subunidad grande 50S que contiene dos moléculas de ARNr.

1.2.2.RIBOSOMAS El ribosoma bacteriano presenta un tamaño de 70 S (svedberg) y el del ribosoma de una eucariota es de 80 S. Ese tamaño es importante para la acción de los antibióticos que actúan sobre estas estructuras. Antibióticos del tipo siguiente: Tetraciclinas. Eritromicina. Estreptomicina. Cloranfenicoles. Se unen al ribosoma e interfieren en su función (síntesis de proteínas), paralizan la síntesis. Debido a la diferencia de tamaño 70 S VS 80S los antibióticos pueden actuar específicamente sobre los ribosomas bacterianos y no dañar los ribosomas del hospedador (Pueden afectar a la célula eucariota y no a ribosomas del hospedador que son células eucariotas, humanas o animales).

1.2.2.RIBOSOMAS Tetraciclina: Es usada para tratar las infecciones provocadas por bacterias, incluyendo la neumonía y otras infecciones en las vías respiratorias; el acné, infecciones en la piel, los genitales y el sistema urinario; y la infección que causa úlceras estomacales (heliocobacter pyroli). Funciona al prevenir el crecimiento de las bacterias. Estreptomicina Inhibe la síntesis proteica bacteriana a nivel de subunidad 30S ribosomal. Se utiliza en las infecciones por microorganismos sensibles: tuberculosis, brucelosis, peste, infección urinaria, gonorrea, diarrea y enteritis. Reducción de la flora intestinal antes de una intervención quirúrgica. Neomicina Se usa para prevenir o tratar las infecciones de la piel provocadas por bacterias. No es eficaz contra las infecciones virales o provocadas por herpes.

1.2.2.RIBOSOMAS Eritromicina Antibiótico usado para tratar ciertas infecciones causadas por las bacterias, como bronquitis; difteria; neumonía, fiebre reumática; infecciones del oído, el intestino, el pulmón, las vias urinarias y la piel. También se utiliza antes de algunos tipos de cirugía o trabajo dental para prevenir infecciones. Cloranfenicoles Infección aguda por Salmonella typhi, infección grave por cepas de salmonellas, bacterias gram- causantes de meningitis o bacteriemia, psicatosis.

1.2.3.GRANULOS DE RESERVA Tipo de inclusión de las más conocidas. Inclusiones granulares que se encuentran en el citoplasma y son un almacén suplementario de nutrientes (sustancias orgánicas o inorgánicas). Función: similar a las reservas de grasa en las células del cuerpo humano. Constituyen reservas de fuentes de C o N (inclusiones orgánicas) y P o S (inclusiones inorgánicas). La volutina presenta la capacidad de tinción especial: se colorean de rojo cuando se destiñe con azul de metileno, por lo que también se les conoce como gránulos metacromáticos.

1.2.4.ORGÁNULOS ESPECIALIZADOS Bacterias fotosintéticas acuáticas que poseen vacuolas de gas. Estas inclusiones están rodeadas de gas y de una membrana proteica. Función de vacuolas: hacer flotar a las células llevándolas hasta un nivel acuático que favorezcan su crecimiento (condiciones óptimas para su crecimiento). Otras bacterias fotosintéticas presentan clorosomas. Los clorosomas se encuentran por debajo de la membrana celular y tienen unos pigmentos que favorecen la fotosíntesis. Otro grupo especial de bacterias poco comunes son aquellas que en su estructura contienen Fe, magnetosomas, que les permite orientarse en los campos magnéticos buscando condiciones más favorables.

1.3.APÉNDICES ✔ Prolongaciones de la célula unidas a la cubierta. ✔ Existen 2 tipos: fimbrias y flagelos; y una sección. ✔ Toda bacteria puede tener: - Un tipo: fimbrias o flagelos. - Fimbrias + flagelos. - Ninguno. ✔ Depende del tipo de especie y de las condiciones de cultivo.

1.3.1.FIMBRIAS ✔ Apéndices rectos y finos, en general cortos pero hay casos en que su longitud puede superar el tamaño de la bacteria o célula. ✔ Constituidas por una proteína (fimbrina) que se dispone helicoidalmente alrededor de un tubo hueco central. ✔ Función principal de las fimbrinas → unir las bacterias a otra célula. ✔ Tipo especial de fimbrina → pelo sexual, que une células bacterianas durante su conjugación (transmisión del ADN de una célula a otra). Pelo sexual

1.3.1.FIMBRIAS ✔ Ejemplo E.coli: - Presenta 6 pelos sexuales. - Puede presentar de 100 a 300 fimbrias (unen la bacteria a las células animales). - Estos apéndices permiten a las bacterias mantenerse en un medio favorables. ✔ Todas las bacterias Gram- presentan fimbrias, mientras que las Gram+ solo algunas (la mayoría no).

1.3.2.FLAGELOS ✔ Estructuras delgadas que se prolongan hacia fuera desde la superficie celular. ✔ Función → movilidad. ✔ Rotan, por lo tanto, propulsan a las células a través del medio acuoso y esto es debido a su estructura formada por 3 partes bien diferenciadas: - Filamento - Codo - Cuerpo basal

1.3.2.FLAGELOS ✔ La parte más externa del flagelo es una hélice delgada → filamento. ✔ El filamento está compuesto por una proteína que se denomina flagelina. ✔ La parte siguiente al filamento y unida a este es el codo o gancho que actúa como articulación o bisagra y permite que el flagelo se oriente en diferentes direcciones. ✔ El codo une a una estructura más compleja denominada cuerpo basal.

1.3.1.FLAGELOS ✔ Cuerpo basal: - Se encuentra totalmente incluido dentro de la cubierta celular. - Fija el flagelo o la célula. - Actúa de rotor para producir movimiento al filamento. - Está constituido por una serie de anillos: o Gram+: 2 anillos internos. o Gram-: 4 anillos, 2 externos y 2 internos. En Gram- como en Gram+ el anillo más interno se llama anillo M, y este se introduce en la membrana plasmática.

1.3.2.FLAGELOS

✔ Disposición de los flagelos y número de estos. - La disposición como el número de los flagelos influyen en el tipo de movimiento que puedan tener las bacterias. - En función de número de flagelos y la disposición de los mismo tenemos: ❖ Monótrica: un único flagelo. ❖ Anfítrica: 2 flagelos situados en ambos polos de la bacteria. ❖ Lofótrica: varios flagelos a la vez bien en un polo de la bacteria o en los dos. ❖ Perítrica: tiene muchos flagelos a lo largo de toda la bacteria.

1.3.2.FLAGELOS ✔ La presencia de flagelos en la bacteria le permite ir hacia medios favorables y evitar los desfavorables. - Favorables: les dan nutrientes, condiciones para reproducirse,… - Desfavorables: toxinas, temperaturas altas, supervivencia anulada. ✔ Taxis → comportamiento de las bacterias para ir a condiciones favorables y evitar los desfavorables.

1.3.2.FLAGELOS ✔ Varios tipos de taxis: o Quimiotaxis: - Detectan compuestos químicos y esto le permite moverse hacia zonas donde hay más nutrientes y huir de las zonas donde haya sustancias tóxicas. - Selectivas, capaces de diferencias medios favorables de desfavorables. - Tienen quimiorreceptores. o Aerotaxis: - Se desplazan hacia zonas donde la concentración de O 2 sea la adecuada para poder sobrevivir. o Fototaxis: - Bacterias fotosintéticas → van hacia la luz para realizar la fotosíntesis. - La luz les permite realizar las funciones vitales. o Magnetotaxis: - Poseen pocas bacterias. - Sensibles al campo magnético terrestre. - Les ayuda a orientarse a lugares más profundos del medio acuático y terrestre, cuanto más se acerque al campo magnético.

1.3.2.FLAGELOS ✔ Taxis más estudiada → E.Coli ✔ Presente una flagelación perítrica de 8-10 flagelos repartidos sobre toda la superficie celular. ✔ Carrera → cuando todos los flagelos giran en sentido anti horario forman una estructura en forma de cuerda que gira como una unidad, propulsando a la bacteria en línea recta a través del medio. ✔ Si todos los flagelos giran en sentido de las agujas del reloj, la estructura en cuerda desaparece y se dice que la bacteria da una voltereta.