TEMA 2. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez TEMA 2. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA

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MEMBRANA CITOPLASMÁTICA BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

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Estructura Fosfolípidos Proteínas (receptoras, transportadoras) BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Estructura Fosfolípidos La composición y proporción concretas de los distintos tipos de lípidos son variables entredistintas cepas bacterianas, y dentro de cada cepa, en función de las condiciones de cultivo (temperatura, pH, etc.). Proteínas (receptoras, transportadoras)

Función Barrera osmótica BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Función Barrera osmótica Es el límite metabólicamente activo de la célula Sistemas de transporte En procesos bioenergéticos (fotosíntesis, respiración) Participa en la biosíntesis de componentes de membrana, de pared y de cápsulas En la secreción de proteínas Generación de fuerza proto-motriz Ancla de Proteínas

En procesos bioenergéticos (fotosíntesis, respiración) BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez En procesos bioenergéticos (fotosíntesis, respiración) Contiene todos los componentes requeridos para la transducción de energía y la producción de ATP, por procesos respiratorios. En el caso de una bacteria quimiotrofa, esto incluye: deshidrogenasas cadenas de transporte de electrones (con quinonas, citocromos, etc.) ATP-asas (ATP sintasas/hidrolasas) algunas bacterias fotosintéticas (de las Anoxifotobacterias) también incluyen este tipo de componentes en la membrana citoplásmica.

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez       Participa en la biosíntesis de componentes de membrana, de pared y de cápsulas    La membrana alberga transportadores (como el undecaprenil-P) y enzimas relacionados con fases de la biosíntesis de polisacáridos de la cápsula, peptidoglucano, ácidos teicoicos y teicurónicos y lipopolisacárido. Igualmente en ella se localizan los enzimas implicados en la síntesis de los lípidos de la propia membrana.

En la secreción de proteínas BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez    Barrera osmótica En la secreción de proteínas    Mantiene la constancia del medio interno (impidiendo la salida de iones, metabolitos y macromoléculas), pero simultáneamente permite o promueve activamente la entrada de nutrientes y la salida de los productos de desecho. Esta función de transporte es la que ocupará la siguiente sección.   

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Tradicionalmente se viene considerando tres métodos principales de transporte de sustancias a través de la membrana:   transporte pasivo inespecífico (difusión simple) transporte pasivo específico (difusión facilitada) transporte activo.

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EUCARIOTAS Poseen Esteroles (células animales) BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez EUCARIOTAS Poseen Esteroles (células animales) Fosfolípidos (enlaces éster)

PROCARIOTAS Carecen de esteroles BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez PROCARIOTAS Carecen de esteroles Compuestas de hopanoides (triterpenoides, pentacíclicos) Las bacterias pueden modificar la proporción entre ácidos grasos insaturados y saturados, con objeto de mantener un estado de fluidez adecuado en la membrana, como adaptación a cambios de temperatura Fosfolípidos (enlaces éster)

ARCHAEAS Algunas poseen esteroles BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez ARCHAEAS Algunas poseen esteroles Fosfolípidos (enlaces glicerol diéter o tetraéter) En Arqueas, en lugar de los habituales lípidos a base de ésteres de ácidos grasos con glicerol, existen lípidos a base de éteres de alcoholes de cadena larga con glicerol  (p. ej., difitanil-glicerol-diéteres).

Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes enlaces químicos BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes enlaces químicos Ester - Bacteria Eter - Archea R=Acidos grasos de cadena larga R= alcoholes de cadenas de isopreno

Estructuras membranosas intracelulares BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Estructuras membranosas intracelulares

Mesosomas Estructura Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Mesosomas Estructura Los mesosomas de Gram-negativas son menos conspicuos y menos complejos (forma laminar o a base de tubos dispuestos de forma verticilada). Más característicos y patentes son los de bacterias Gram-positivas (túbulo mesosómico). Función transporte de electrones, síntesis de componentes de las envueltas Probable papel en la síntesis del septo transversal, quizá regulando las autolisinas implicadas en la división celular Puntos de anclaje del cromosoma bacteriano Zonas de secreción de ciertas exoenzimas

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Cromatóforos Estructura Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Cromatóforos Estructura Son invaginaciones de la membrana citoplásmica de las bacterias purpúreas Dependiendo de las especies, pueden adoptar formas variadas Función Una adaptación para aumentar la superficie de membrana útil capaz de realizar las funciones propias de la fotosíntesis Albergan su aparato fotosintético

Tilacoides Estructura Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Tilacoides Estructura Son sacos membranosos aplastados presentes en las cianobacterias, que no están en continuidad con la membrana citoplásmica Función El conjunto de membrana tilacoidal + ficobilisomas es el responsable de la fotosíntesis oxigénica en este grupo de procariotas

Citomembranas BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Citomembranas Permiten una mayor superficie para la realización de sus actividades respiratorias             En Azotobacter, una bacteria aerobia fijadora de nitrógeno atmosférico, y que presenta una altísima tasa respiratoria, se pueden detectar también invaginaciones de membrana que aumentan la superficie disponible para sus intensos procesos de oxidación.

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez PARED CELULAR

Localización BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Localización La pared celular bacteriana rodea al protoplasto (sin membrana externa). La pared bacteriana es permeable a las sales y a muchas sustancias de bajo peso molecular. No es rígida sino elástica como el "cuero" de una pelota de futbol. El protoplasto bacteriano confiere una cierta rigidez al conjunto protoplasto + pared que lo rodea, derivada de su presión interna o turgencia (al igual que la cámara hinchada de la pelota). La presión interna del protoplasto esta determinada osmóticamente. Se debe tener en cuenta que la membrana citoplasmática es la verdadera barrera osmótica (es semipermeable y controla la entrada y salida de sustancias a la célula).

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez  Microfotografía electrónica de la bacteria Gram positiva Micrococcus lysodeikticus mostrando la gruesa capa de peptidoglicano que conforma la pared celular (cw), por debajo de ella la membrana plasmática (cm), un mesosoma(m), y el nucleoide (n). Célula bacteriana procesada mostrando la línea de fractura entre la membrana citoplasmática (m.i.) y la  pared celular (m.e.). Barra = 1 µm.

Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Función El espacio entre la membrana plasmática y la membrana externa se llama espacio periplásmico donde estas bacterias tienen un almacén congestionado de enzimas. Algunas enzimas salen a través de la membrana externa y actúan como hidrolazas, de manera que digieren estructuras como proteínas, polisacáridos o grasas e introducen moléculas pequeñas al interior para formar sus propias proteínas, sus propios lípidos. La forma de que las bacterias vivan en agua, teniendo tantos lípidos en su exterior se explica por que introducidas en su membrana externa y hasta el interior de la membrana existen unas estructuras de tres moléculas que al unirse espontáneamente producen en su interior un canal que permite el paso de sustancias hidrofílicas. La bacteria puede abrir o cerrar estas porinas y así regula la entrada de sustancias.

Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Función La pared celular también mantiene la forma de las bacterias, permitiendo que no todas sean esferas, por lo que la pared celular es responsable de la diferenciación morfológica externa. También defiende a las bacterias de agresiones mecánicas y osmóticas, no hay lisis osmótica.

Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Función El péptidoglicano tiene un rol endotóxico, no tan potente como las endotoxinas, pero semejante. También tiene proteínas que sirven como receptores de bactereófagos, qué antes de los antibióticos se intentaron usar para combatir a las bacterias, pero fracasaron los intentos porque nos se pudo encontrar la masa crítica adecuada.

Función BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Función Las bacterias Gram (+) son destruidas por la lisosima de las lagrimas, los linfocitos y la clara de huevo, por que lisa el ácido muramico que es capital en la estructura del péptidoglicano. Por su conformación externa, principalmente lipídica, las Gram (-) no son afectadas por la lisosima. Las fimbreas nacen del péptidoglicano y logran que la bacteria se adhiera a las mucosas.

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez La semipermeabilidad de la membrana citoplasmática y la permeabilidad de la pared celular originan, entre otros, el fenómeno de plasmólisis. Este fenómeno se observa cuando la tonicidad del medio externo es mayor que la del protoplasto (medio hipertónico) en estas condiciones el agua sale del protoplasto y este se encoge por lo que la membrana citoplasmática se separa de la pared.

Estructura BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Gram + Gram - Archaea Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Estructura Gram + Gram - Archaea Ácido alcohol resistentes Sin pared celular

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Gram + BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Mónica Marcela Galicia Jiménez Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Gram + Esta formada por una secuencia alternante de N-acetil-glucosamina (NAG) y el ácido N-acetilmurámico (NAM) unidos mediante enlaces ß-1,4. La cadena es recta y no ramificada, constituyendo la estructura básica de la pared celular La red de mureína esta muy desarrollada y llega a tener hasta 40 capas Los aminoácidos implicados varían de una especie a otra. La constitución del esqueleto es característica de la especie y constituye una buen parámetro taxonómico Es frecuente la presencia de los aminoácidos L-diaminopimélico o de lisina Los polisácaridos están unidos por enlaces covalentes (en el caso de tenerlos) Su contenido proteico es bajo. En ella se encuentran ácidos teicoicos 90% de peptidoglucano Color violeta

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Gram +

Gram - BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Mónica Marcela Galicia Jiménez Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Gram - Esta formada por una secuencia alternante de N-acetil-glucosamina (NAG) y el ácido N-acetilmurámico (NAM) unidos mediante enlaces ß-1,4. La cadena es recta y no ramificada, constituyendo la estructura básica de la pared celular La red de mureína presenta una sola capa La constitución del saco de mureína es igual en todas las bacterias Gram negativas. Contiene siempre únicamente meso-diaminopimélico Nunca contiene lisina No se encuentran puentes interpeptídicos. Se encuentran grandes cantidades de lipoproteínas y lipopolisacáridos que representan hasta el 80 % del peso seco de la pared celular. Para mantener la estabilidad de las capas de lipopolisacáridos es necesario el ión Ca++ Hasta ahora no han podido demostrarse ácidos teicoicos. 10% de peptidoglucano Color rojo o rosa

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Gram -

Lipopolisacarido BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Lipopolisacarido

Ácido alcohol resistentes BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Ácido alcohol resistentes Mycobacterium Tinción de Ziehl-Neelsen. Ácidos micólicos (ácidos grasos largos y remificados) El ácido micólico y otros lípidos complejos forman una capa laminada, membranosa y cerosa por fuera de la capa de peptidoglicano.

Ácido alcohol resistentes BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Ácido alcohol resistentes Adaptado del minireview "Immunopathology of Tuberculosis: Roles of Macrophages and Monocytes" de M. J. Fenton y M. W. Vermeulen (Infection and Immunity. Marzo de 1996)

Archaea BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS No tienen mureina Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Archaea No tienen mureina N-acetilglucosamina, ácido N-acetiltalosaminurónico Las paredes celulares poseen un polisacárido similar al peptidoglucano, pseudopeptidoglicano.

Archaeas BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Mónica Marcela Galicia Jiménez Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Archaeas

BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS Ciclo Escolar 12-13B Mónica Marcela Galicia Jiménez Dos grupos de bacterias carecen de pared celular: los Mycoplasma que poseen solamente membrana celular las formas L derivadas de bacterias que perdieron su habilidad de sintetizar su pared celular