ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE CÉL EU Y PRO:

PARED CÉLULAR. P

Quim/ compleja. Posee ác.Murámico, comp. Exclusivo de procariotas. Pedtidoglicano E
Cuando existe, está comp de materiales simples orgánicos e inorgánicos.

MORFOLOGÍA:

Se ha podido det x avance de técnicas microscópicas. Hace ref: Tamaño. Forma. Tipo de agrupación. Estructura.

TAMAÑO:

El hecho de ser tan peq, tiene ventajas fisiológ, ya q a medida q una cél crece, ! Relación entre su superficie y su volumen. En resumen, las cél + peqñas: -Tienen vel de intercambio + grande. -Un metabolismo + activo. -Un crecimiento + rápido.-Una vel de reproducción >

Para medir los tamaños se utiliza un peqño disco de vidrio con una regla grabada, dn “micrómetro ocular”: -Los cocos suelen medir alrededor de 1 μm de diámetro. -Los bacilos, 1μm x 4-6 μm.-Los espirilos suelen tener el tamaño muy variable.

FORMA

Viene det genética/ y tiene valor taxonómico, aq puede ser influida x ambiente. La forma afecta definida/ a su ecología.

a) FORMA ESFÉRICA: COCOS. Se distorsionan – al secarse y de esta forma pueden sobrevivir a una desecación severa mejor q bacilos o espirilos.      

b) FORMA CILÍNDRICA O DE BASTÓN: BACILOS. Tienen > superficie de exposición x unidad de vol q cocos y así pueden tomar + fácil/ los nutrientes de soluciones diluidas.

Bacilos largos   Bacilos cortos   Cocobacilos   Vibriones

Tb se pueden considerar bacilos los q tienen forma de ondas o espiral: ESPIRILOS. Aq normal/ se suelen clasificar como otro gr distinto.

Los espirilos se clasifican sg núm de ondas o vueltas y la separación entre ellas. Cuando sólo tienen el tamaño de una espìra, se dn: VIBRIOS (formas de espirilo con una sola vuelta).     

c) F. ESPIRILADA O HELICOIDAL: ESPIRILOS O ESPIROQTAS: Presentan forma de espiral o hélice. Se clasifican como ESPIRILOS, cuando la onda o espiral es poco acusada y son + rígidos, y como ESPIROQTAS cuando es + pronunciada y son flexibles. Pueden presentar tb + o – vueltas y + o – juntas.

 Espirilo    Espirilo tipo   Espirilo tipo    Espirilo tipo

         Borrelia           Treponema        Leptospira

d) BACTERIAS PLEOMÓRFICAS: Muchas bacterias en algún momento de su desarrollo, tienen formas irregulares o indeterminadas, presentando dist formas a lo largo de su vida.

RAMIFICADA. Esta clasificación morfológica atiende a un punto de vista didáctico, ya q es imposible precisar con exactitud el punto en q una cél deje de considerarse un coco largo y se le considere un bacilo corto, o el punto en q un bacilo presenta las espiras necesarias para llamarse espirilo.

AGRUPACIONES:

Va a depender del modo de dividirse la bacteria, del plano en q lo haga. Está det genética/, aq a veces depende de las cond del cultivo (existen sust q actúan como cemento) y de la fase de crecimiento (durante la división cél, mientras aparece la pared cél aparecen unidas).

–

Formas de agrupación:

A) Formas esféricas (Cocos):

-COCOS aislados

-Cocos agrupados en parejas: DIPLOCOCOS (división en un plano):

-Cocos dispuestos en cadena a modo de rosario: ESTREPTOCOCOS

-Cocos formando acúmulos irregulares, como racimos de uvas ESTAFILOCOCOS (plano de división al azar, aleatoria).       

-Cocos en tetradas: TETRACOCOS (división en dos planos):

-Cocos en agrupamientos cúbicos: SARCINA (divisiones sucesivas en tres planos): 

B) Formas cilíndricas (bacilos): General/ aislados. Cuando aparecen agrupados depende del plano de división:

-DIPLOBACILO: 2 bacilos agrupados en pareja.

-ESTREPTOBACILO: cadena.

-En empalizada: X ej bacilo de difteria (C. Diphteriae)

-Letras chinas: al dividirse el bacilo hace un giro: letra “L”, letra “V” + de 90º

ESTRUCTURA: Poseen estruct típica de cél procariotas.

1.- CITOPLASMA:

Es solución acuosa semilíq de sales minerales, aa, HC, vit, Co y gran variedad de otros materiales solubles. En él tiene lugar el metabolismo cél. Sus componentes entran en él, bien como nutrientes tomados del medio o bien como materiales sintetizados a partir de otros constituyentes de la cél. En esta matriz semilíq están suspendidos una serie de elementos: es muy rico en ribosomas, lo q le da al citoplasma un aspecto granular, de > tamaño q el de las cél eucariotas pero muy pobre en otros orgánulos. X lo tanto su comp no es homogénea, encontrándose en él dif orgánulos e inclusiones: – Orgánulos: Regíón nuclear y genoma. Ribosomas. Vacuolas de gas. – Inclusiones: Gránulos de PHB. Glucógeno. Gránulos metacromáticos o de volutina  Gránulos de S.

1.1.- RegíÓN

NUCLEAR Y GENOMA:

El “núcleo” de bacterias se caracteriza xq se presenta sin memb y es una regíón + o – densa (nucleoide o regíón nuclear), constituida x un único cromosoma q consta de una sola moléc ADN, formado x 2 cad, complementarias una de otra, debido al apareamiento específico de las bases nitrogenadas q lo componen. Estos cordones de ADN están dispuestos helicoidal/ y muy comprimidos formando un círculo cerrado x enlaces covalentes, q se pliega y se enrolla para caber en el int de la cél bacteriana.

Cuando una bacteria se somete a una lisis suave, este ADN sale de la bacteria, como una fibra larga q, en ocasiones, se estira y puede ser varias veces + largo (hasta mil veces) q la cél q lo conténía.

Ad de este material genético, y formando parte tb del genoma (conj de genes y secuencia de ADN de un org), es muy frecuente en las bacterias la presencia de una o varias moléc de ADN mucho

–

PLÁSMIDOS

Elementos genéticos q se reproducen en forma autónoma y tienen una existencia extracromosómica. Muchos se pueden transmitir de cél a cél x medio de los procesos de conjugación; otros se integran en los cromosomas y bajo esas condiciones, su replicación qda bajo el control del cromosoma. Los plásmidos pueden contener una variedad de genes: ej, controlan prod de toxinas, dan resistencia a antibióticos y a otros compuestos inhibidores (plásmidos de resistencia), o genes q controlan los procesos de conjugación (plásmidos conjugativos), genes q alteran la superficie de la cél para permitir el contacto de cél a cél, lo q influye en su patogenicidad, genes q llevan a cabo la transferencia de ADN de una cél a otra, etc.

–

TRANSPOSONES

Los genes de org vivos no son estáticos, sino q bajo ciertas cond son capaces de cambiar de lugar.  El proceso mediante el cual se mueve un gen de un lugar a otro se dn transposición y es un proceso imxtante en la evolución y en el análisis genético. Los transposones, son elementos compuestos movibles q contienen secuencias de inserción (segmentos cortos y específicos de DNA, q tienen la capacidad de desplazarse a otros sitios en el genoma).

1.2.- RIBOSOMAS:

Se dn así xp están constituidos x ARN (60%) y prot (40%). Se piensa q las prot de cada partícula están unidas al ARN y q la unidad completa está enrollada dando una estruct globular. A menudo los ribosomas se encuentran agregados entre sí, formando polirribosomas. Su función + imxtante es la síntesis de prot tanto estructurales como funcionales. Los ribosomas de los procariotas se diferencian de los ribosomas de los eucariotas x su coeficiente de sedimentación q viene medido en unidades “Svedbergs” (la constante de sedimetación es un parámetro q se mide en una ultracentrífuga analítica). En procariotas están constituidos x 2 subunidades, separables x medios físicos, de  50S  y 30S y q se juntan para formar una partícula de 70S.

1.3.- VACUOLAS DE GAS:

Son estructuras localizadas en el citoplasma q permiten flotar a la bacteria q las poseen permitíéndole alcanzar niveles donde exista suficiente O2 (Cianobacterias). La memb q recubre este gas, está formada x prot y es impermeable al agua y a los solutos y permeable a los gases.

1.4

– INCLUSIONES:

No se encuentran en todas las bacterias. Su función es almacenamiento de energía y de comp quím para construcción estructural. Pueden verse directa/ con el microscopio de luz sin tinciones especiales, pero puede aumentarse su contraste empleando colorantes.

Tipos:

existen gran variedad de inclusiones:

–

INCLUSIONES DE ÁC POLI-

b

-HIDROXIBUTÍRICO (PHB) O GRÁNULOS DE GRASA

Formadas x varias unidades de ác beta-hidroxibutírico, q  se conectan formando un largo polímero de PHB, y estos polímeros se agregan en gránulos. Estos gránulos están rodeados x una memb sin las 3 capas caract, y tienen una afinidad x colorantes liposolubles como el Negro Sudán pudiéndose identificar con el MO. Los gránulos de PHB son depósitos almacenados para la obtención de C y energía.

–

GLUCÓGENO:

polímero parecido al almidón formado x subunidades de Glu. Los gránulos de glucógeno usual/ son + peq cél gránulos de PHB y su presencia en una cél puede detectarse con MO xq tienen un aspecto rojo pardusco cuando dichas cél se tratan con yodo diluido, debido a la reacción glucógeno-yodo.

–

GRÁNULOS METACROMÁTICOS O DE VOLUTINA:

Son reservas de fosfato inorg en forma de gránulos de polifosfato ; estos gránulos se tiñen con colorantes básicos; uno de estos, el azul de toluidina, adquiere un tono rojo violeta cuando se le combina con el polifosfato. Este fenómeno recibe el nombre de metacromasis (cambio de color) y los gránulos q se tiñen de esta manera se dn gránulos metacromáticos.

–

GRÁNULOS DE AZUFRE

Algunas bacterias tienen la capacidad de oxidar comp sulfurosos, como sulfuro de H2 y el tiosulfato, acumulando en int de la cél gránulos de gran tamaño, fácil/ visibles al MO del elemento S, los cuales permanecen mientras haya una fuente de S reducido. S e, a medida q el S reducido se limita, el S de los gránulos se oxida, gral/ a sulfato, y los gránulos desaparecen lenta/ a medida q se efectúa esta reacción.

2.- ENVOLTURAS BACTERIANAS: De fuera a dentro:

– Cápsula (no existe siempre).

– Memb ext (sólo en Gram-). Se estudia junto a la pared.

– Periplasma o espacio periplasmático (sólo en Gram-). Tb se suele estudiar junto a la pared.

– Pared cél: confiere a la bacteria su tamaño y su forma carácterística. Suele estudiarse como un todo en el q, en el caso de Gram-, están incluídos tanto la memb ext como el espacio periplasmático. Los micoplasmas carecen de pared cél.

– Memb plasmática: está rodeando el protoplasma.

– Mesosomas: plegamientos o invaginaciones de la memb.

2.1- CÁPSULA: La >ía de procariotas secretan sobre sus superficies sust densas, viscosas o mucilaginosas q algunas veces pueden observarse usando tinciones negativas (ni nigrosina, ni tinta China  penetran en la cápsula revelándose ésta como un contorno de luz sobre fondo oscuro). Las bacterias encapsuladas pueden perder la cápsula sin perder viabilidad. Esta cubierta se sintetiza a partir de la memb cél y se excreta al ext a través de la pared cél. Las cápsulas de las dist bacterias varían en grosor y la separación entre pared cél y cápsula no siempre está clara. La terminología de estas sust extracél gelatinosas q contienen polisacáridos ha sufrido modific recientes: los términos antiguos, cápsula y capa mucilaginosa qdan contenidos dentro del nuevo término y + gral de glucocálix, definido como sust q contienen polisacáridos u otros materiales y q se encuentran x fuera de la cél, (capas + ext). Dentro de esta terminología se incluiría tb el “Slime”, capa de material difuso y no organizado, q se elimina fácil/ y la capa “S” (capa cristalina + superficial). No obstante sigue usándose el término cápsula para referirse al conj de todas estas capas. El glucocálix varía en los dist org, pero todos contienen glucoprot y gran cantidad de polisacáridos dif con especificidad inmunológica, lo q es de gran imxtancia.

El glucocálix puede ser grueso o delgado, rígido o flexible, dependiendo de su naturaleza quím en un org específ. Estas capas rígidas están organiz en una matriz muy compacta, q excluyen part como tinta China. Las capas de glucocálix (cápsula) desempeñan varias funciones:

-En microorg patógenos, tiene relación con la patogenicidad ya q las capas ext de polisacáridos juegan un imxtante papel en la fijación de ciertos microorg patógenos a sus huéspedes (microorg patógenos pueden entrar al org x reacciones de asociación, entre los componentes de la superficie cél ext, como el glucocálix) y las específicas del huésped; son reacciones de especificidad). Ej: Bacillus anthracis, neumococo.

-Las bacterias capsuladas son + difíciles de reconocer y destruir x cél fagocíticas del sist inmune, ya q protegen a las bacterias q las poseen frente a los mecanismos defensivos de animales infectados, incluida la ingestión x macrófagos.

-La capa de glucocálix juega un papel imxtante en la resistencia a la desecación debido a q las capas de polisacáridos ext, se unen probable/ a una cant significativa de agua actuando como barreras semipermeables.

-Ayudan a la conservación de la forma cél.

2.2.- MEMB EXT: A continuación de la cápsula, y sólo en Gram-, se encontraría la memb ext, separada de ella x un espacio (espacio periplasmático). Se trata de una memb bicapa en la cual la capa int está comp x fosfolípidos y ext x lipopolisacáridos. El lipopolisacárido es una sust q sólo se encuentra en la memb ext Gram-, no existiendo en ningún otro ser vivo. Es una molécula muy compleja, formada x un lípido en un extremo y un polisacárido en el otro. La parte lipídica está constituida x el Lípido A, molécula hidrofóbica, y el polisacárido es hidrofílico, x tanto el lipopolisacárido, y en conj la memb ext, sería una barrera para moléculas polares y no polares y sólo permitiría el paso del agua. Como consecuencia todos los nutrientes usan unos canales q presenta esta memb y q son prot q la atraviesan, permitiendo así su paso.

En cuanto a sus funciones:

-La + imxtante q se conoce es la de protección, x ello Gram- son + resistentes a los agentes ext, incluyendo antibióticos.

– El lipopolisacárido ejerce un poder tóxico muy elevado y éste reside principal/ en el lípido A, de forma q este lípido tiene un papel de endotoxina.

2.3.- PERIPLASMA O ESPACIO PERIPLASMÁTICO: Se trata de la zona situada entre la memb ext y la memb citoplasmática, sólo existe en Gram-. Constituido x una matriz gelatinosa con 2 tipos de prot: unas son enzimas esenciales y otras serían + estructurales y se encargan de facilitar el transxte ¡ vel del proceso.

2.4.- PARED CÉL: La pared cél de procariotas es dist de pared cél eucariota

La pared cél de las bacterias es una estruct fuerte y rígida q la protege, le da forma y sirve de sostén para las partes + débiles y bioquímica/ + activas de la bacteria. La rigidez y la fuerza de las paredes cél se deben a las fibras fuertes comp de eteropolímeros, dn mureína o peptidoglicano. Estas fibras forman un retículo tridimensional q actúa a modo de corsé. Esta estructura no ofrece ningún obstáculo a la penetración de agua y sust alimenticias ni a la salida de prod de desecho.

Aq la >ía de las bacterias no son capaces de sobrevivir sin sus paredes cél, algunos microorg como los micoplasmas sí lo hacen. Algunos microorg pueden perder, a veces, su pared cél y seguir viviendo, dn protoplastos y son muy frágiles.

Debido al peqño tamaño de la pared, ésta sólo es visible al ME en el cual no aparece continua, sino llena de xos a través de los cuales pasan el agua y diversas materias quím.

Vamos a estudiar aquí la pared cél de Gram – como un conj formado x memb ext, periplasma y pared propia/ dicha, para poder comparar bien los 2 grandes gr de bacterias (Gram+ y Gram-) y poder así comprender mejor su comxtamiento ante la tinción diferencial de Gram.

 Las bacterias se pueden dividir en 2 gr imxtantes dn GRAM+ y GRAM- debido a diferente estruct de su pared cél: La pared cél de Gram+ consta principal/ de un sólo tipo de molécula, mientras q las Gram- tienen una pared con una estruct de capas múltiples, bastante compleja. X otra parte las arqobacterias (gr de bacterias – evolucionadas) no poseen una composición de pared cél fija.

Gram+ y Gram- difieren considerable/ en espesor de sus paredes cél. Gram- poseen una pared delgada (peptidoglucano), emparedada entre la memb cél o memb citoplasmática (tb dn memb int) y la capa o memb ext. Esta capa ext de Gram- está constituida, x lípidos y polisacáridos unidos íntima/ formando lipopolisacáridos (capa de lipopolisacáridos), fosfolípidos y lipoprot unidas covalente/ al peptidoglucano. Atravesando esta memb ext se encuentran unas prot (xinas) q permiten el paso de moléc peqñas. En estas bacterias, entre la memb ext y int o citoplasmática, se encuentra el periplasma, q es donde se encuentra el peptidoglucano o peptidoglicano (pared cél propia/ dicha) y se dn espacio periplásmico xq el ME lo mostraba como un espacio vacío, pero q hoy sabemos q está constituido x un material gelatinoso formado x 2 tipos de prot q facilitan la entrada de nutrientes. S e la pared cél de los Gram+  es mucho + gruesa y, como ya sabemos, carece de la capa o memb ext de lipopolisacáridos y, x lo tanto, del periplasma.

Aq las Gram+ no tienen una capa ext de lipopolisacáridos unida a su pared cél, gral/ presentan polisacáridos cél dn AC.TEICOICOS. X su carga -, los ácidos teicoicos son parcial/ responsables de la carga – de la superficie cél.

S e, la capa rígida, de G+ como de G- es muy semejante en su comp quím. Esta pared o capa  de peptidoglicanos, está compuesta de 2 derivados de azúcares : N-acetilglucosamina y ác N-acetilmurámico, y un peq gr de aa (un péptido corto) q consta fund/ de L-ala, D-ala,  D-ác glutámico y lisina o ác diamino pimélico (DAP).

Estos compuestos están conectados entre sí para formar una estructura repetitiva y compleja: el tetrapeptidoglicano.       

La estructura básica es en realidad una delgada lámina en la cual las cad de glucanos formadas x los azúcares están conectados x enlaces peptídicos cruzados formados x aás. Los enlaces glucosídicos q conectan los azúcares en las cadenas x sí mismos no podrían proxcionar rigidez en todas las direcciones, x lo cual, la resistencia total de la estructura de los peptidoglicanos se obtiene cuando las cadenas se unen x medio de enlaces peptídicos cruzados. Estos entrecruzamientos se presentan de manera carácterística y diferente en las distintas bacterias.

En Gram+ existen múltiples capas y entrecruzamientos tanto entre cadenas adyacentes en el mismo nivel como entre niveles distintos; el resultado es una red tridimensional rígida y + compacta q en Gram-, cuyo peptidoglicano es una capa simple y con grandes xos o huecos en las zonas donde no hay enlaces peptídicos. Todo ello explica el distinto comxtamiento de estas bacterias frente a la tinción de Gram.

Cuadro resumen:

RESUMEN :           GRAM+                       GRAM-

Capa rígida

Capa ext

Peptidoglicano         si                         si                          no

Ácidos teicoicos       si                          no                           no

Polisacáridos           si                         no                         no

Prot             si o no                     no                         si

Lipopolisacáridos    no                       no                         si

Lipoprot          no                    si o no                      si

Pared cél de los microorg ácido-alcohol resistentes:

Ya q hablamos de la pared cél de los microorg, vamos a ver q tienen de diferente en ella ciertos microorg (corineformes, Nocardia y, en especial, Mycobacterium) q siendo Gram+, son dn ácido-alcohol resistentes, ya q, precisa/ esa diferencia en la pared es lo q les confiere esta especial carácterística tintorial.

Estos microorg presentan una pared muy compleja, con abundancia de lípidos, excepcional en Gram+. Su ácido-alcohol resistencia se debe a unos lípidos dn ác micólicos. Tb contribuyen a ello otros lípidos, de tipo ceras. Química/, esta pared cél consiste en un esqleto formado x 2 tipos de polímeros unidos covalente/ entre sí:

– Un peptidoglucano especial, pues estas bacterias en vez de tener N-acetilmurámico tienen N-glucolilmurámico.

– Un arabinogalactano de gran peso molecular.

Ambos polímeros se encuentran enlazados covalente/ y a su vez, este esqleto se une a los ác micólicos.

Los ácidos micólicos son cadenas ramificadas de b-hidroxiácidos grasos de cadena de longitud grande y variable q están unidos covalente/ al esqleto de la pared cél a través de las unidades de arabinosa. Este complejo impide el acercamiento a la cél del agente decolorante. Tinción alcohol resistente o Zielh-Nielsen.

X lo tanto, la pared cél de los AAR consistea en:

Peptidoglucano-arabinogalactano-ác.Micólicos

El alto contenido en lípidos confiere propied: – Aspecto y consistencia cérea de sus colonias. – Crecen formando grumos en medios líq. – Gran impermeabilidad de pared cél, gran resistencia a la desecación y gran resistencia a sust antibacterianas (detergentes, oxidantes, ácidos, bases, etc.)

2.5.- MEMB CITOPLASMÁTICA:

Dn memb cél, es una estruct delgada q rodea x completo a la cél. Con frecuencia se estudia tb como una parte de la pared cél. Es la barrera crítica q separa el int cél (el citoplasma), de su medio ambiente.

Si la memb se rompe, se destruye la integridad de la cél, el contenido int sale y la cél muere. La memb cél tb es una barrera suma/ selectiva, q permite a la cél concentrar metabolitos específicos y excretar materiales de desecho, manteniendo la presión cél.

Composición:

Corresponde a una doble capa de prot, una en cada extremo, ext e int qdando englobadas entre ambos una doble capa fosfolipidica. Los fosfolipidos contienen partes alta/ hidrofóbicas (AG) y partes hidrofílicas (glicerol). Al mezclar fosfolípidos en sol acuosa, tienden a formar espontánea/ una estruct de doble capa, los AG se orientan hacia adentro, formando un medio hidrofóbico, y las xciones hidrofílicas permanecen expuestas al medio acuoso ext.

Las principales prot de la memb cél están incluidas en la matriz fosfolipídica.

La memb citoplasmática presenta una serie de invaginaciones o plegamientos cél dn mesosoma. Las bacterias se han clasificado durante mucho tiempo como Gram + y Gram – en función de su comxtamiento frente a la tinción de Gram. El hecho de q se comxten como Gram + (color violeta) o como Gram – (color rosa-rojizo), se debe a la pared cél. El principal componente es el peptidoglicano (mureína)
q contiene 2 derivados de hexosas en sus cad q son el ác N-acetilmurámico (NAM) y la N-acetilglucosamina (NAG) y varios aás

Funciones de la memb citoplasmática:

– Actúa como barrera osmótica, permitiendo el paso de det nutrientes y la salida de prod de desecho: la > parte de los hábitat bacterianos tienen [] de solutos considerable/ inf a los q hay dentro de la cél. El agua pasa de regiones de bajas [] de solutos a regiones de [] de solutos elevadas según un proceso dn ósmosis. Así, a lo largo de la vida de la cél, el agua tiende constante/ a entrar, y la cél se hincharía y llegaría a reventar si no fuera x la existencia de la pared cél. Si la [] de solutos es sup en el medio cél en la q, el agua fluye hacia fuera, y la q se deshidrataría; este proceso se dn plasmolisis.

– En ella se realizan la síntesis de compuestos fund para la pared cél y la cápsula.

– Contiene enzimas (permeasas) q eliminan sust del int y para captar otras del ext.

– Ayuda a la función respiratoria cél, ya q ciertos enzimas relacionados con este proceso forman parte de ella, constituyendo un análogo funcional de la memb mitocondrial int.

– Si hay flagelo sirve de anclaje.

2.6.- MESOSOMAS: Son invaginaciones o plegamientos de la m.Citoplasmática cél aparecen en todas las bacterias, x tanto su composición y estructura es igual q la m.Citoplasmática. Son grandes e irregulares. No existen en cél eucariotas. Suelen aparecer casi siempre en el mismo sitio, siendo el lugar de tabicación de las bacterias cuando se dividen. Estas invaginaciones aumentan considerable/ la superficie total de la memb citoplasmática. Realizan funciones q en la cél eucariótica, lo hacen orgánulos q no existen en éstas.

Funciones :

– Poseen enzimas q realizan gran parte de las vías matabólicas energéticas àrespiración cél (eucariótica à mitocondrias).

– Dirigen la duplicación del ADN bacteriano.

– Participa en la función reproductora, en el proceso de tabicación.

– Intervienen en formación de endosxas, formando x invaginación el septum transversal q separará la esxa del resto de la cél bacteriana.

Formas :

3.- OTRAS ESTRUCTURAS :

Estructuras q no se pueden considerar incluidas en el citoplasma y q junto a la cápsula o glicocálix, las vacuolas de gas y los gránulos de inclusión, no son fijas en todas las bacterias, aq sí dentro del gén q las posea. Estas estructuras son: Apéndices móviles (flagelos). Fimbrias, pilis o pelos. Pelo sexual. Endosxas.

3.1.- FLAGELOS:

Según el núm: + Monótrico: un solo flagelo. + Multítricos: + de un flagelo.

Según la situación: + Polar: flagelo situado en uno de los extremos de la bacteria. + Anfítricos: flagelos situados en ambos  extremos de la bacteria. + Perítricos: flagelos insertados en varios lugares alrededor de la superficie bacteriana. + Lofótricos: flagelos q forman un penacho a uno o ambos extremos de la bacteria.

Crece de forma helicoidal x subunidades prot dn flagelina.

El movimiento q realizan las bacterias como consecuencia de la existencia de flagelos se dn TAXIS; la bacteria se traslada x el medio impulsada x una serie de estímulos; sg esto, el movimiento puede ser: (aerotaxis buscando O2), quimiotaxis (buscando elementos quím), fototaxis (buscando luz).

3.2.- FRIMBRIAS, PILIS O PELOS: Son estruct similares a los flagelos, aq no están relacionados con la movilidad sino con la adherencia. Son + cortos y num. Q los flagelos, pudiendo llegar a varios cientos x cél. Nacen en el citoplasma y atraviesan la memb citoplasmática y la pared cél, de manera análoga a como ocurría con los flagelos. Tb igual q ellos, pueden desprenderse de la cél sin afectar al crecimiento ni viabilidad de la cél y confieren especif antigénica.

Sólo se observan al ME, están constituidos x una prot dn pilina y son a menudo factores imxtantes para la virulencia. Hay varios tipos de pelos en una misma cél.

Los pilis son general/ + largos q las fimbrias. Algunos autores usan el término fimbrias para referirse a las prot de superficie q forman + una pelusa cél un crecimiento en forma de cabello, mientras q los pilis o pelos son cerdas cortas y rectas

Se encuentran, sobre todo, localizados en los migroorg Gram-, constituyendo un carácter hereditario de los mismos, q puede perderse x mutación. Son a menudo factores imxtantes para la virulencia.

X lo tanto, fimbrias y pilis o pelos son semejantes respecto a la estructura, composición y función, pero son diferentes respecto al diámetro, la longitud y la forma.

Funciones: -Adhesividad a otras cél: en microorg patógenos es imxtante la fijación à colonización y infección. -Lugar de recepción de fagos.

3.3.- PELO SEXUAL: Es un tipo de fimbria o pelo. Se dn así x estar relacionado con conjugación bacteriana, transfiriéndose a través de él material genético de una cél a otra. No lo poseen todas las bacterias, encontrándose en núm reducido (1-5 x cél). El valor ecológico de este apéndice es enorme, ya q a través del mismo se transfieren x ej, los plásmidos, en los cuales qda inscrito el “secreto” de las bacterias x el cual se hacen resistentes los antibióticos.

3.4.- ENDOSXAS BACTERIANAS; Ciertas bacterias producen, dentro de sus cél, estructuras especiales de resistencia dn endosxas. Tb se pueden encontrar en el ext, una vez q salen de la cél. Son muy resistentes al calor y no se destruyen con facilidad ni con sust quím agresivas; tb son resistentes a la desecación, presiones elevadas, radiaciones y a los ác y desinfectantes quím. Son órganos refringentes esféricos u ovales, de tamaño variable y q se pueden localizar en dist sitios en el int de la cél. Las esxas son ricas en qratina, lo q las hace muy impermeables a colorantes. Ocasional/, al MO, en fresco (sin teñir) se observan como cuerpos esféricos, ovoides e incluso en algunas sp, cilíndricos muy refringentes, libres, o aún incluidos en la cél vegetativa (esxangio). X esta impermeabilidad a los colorantes, no aparecen teñidas dentro de las cél q han sido teñidas con colorantes básicos como el azul de metileno, observándose como regiones no teñidas dentro de las cél. Para teñir las esxas específica/ se deben emplear procedimientos especiales.

Los cambios estructurales q se presentan durante la conversión de una cél vegetativa en esxa, ocurren en ciertas condiciones: agotamiento de nutrientes o factores ambientales adversos. Estos cambios son:

1. Condensación del ADN, q se hace + denso y ocupa el centro de la cél

2. Inicio formación del septum transversal, x invaginación de la memb plasmática (mesosoma), cerca del polo de la cél, q separará la cavidad de la q será la esxa, del resto de la cél bacteriana, En la cavidad de la esxa se inserta ad de la regíón nuclear, los ribosomas y vacuolas constituyentes de la cél bacteriana.

3. Los mesosomas se unen, separando el ADN del resto de la cél, q degenerará

4. Crecimiento de la m.Citoplasmática, q recubrirá el ADN. El citoplasma de la esxa en formación qda delimitado x 2 memb: ext y int. La memb + int se transformará en la memb citoplasmática de la esxa en germinación.

5. Comienza a formarse la corteza de la esxa x el depósito de un peptidoglicano esxoespecífico, q se transformará en el cortex, entre la memb ext e int. La esxa aparece como un cuerpo refractario.

6. Formación de las capas carácterísticas de la esxa. Aparece el exosxio. La memb exterior se transforma en la capa cortical x la incorxación de prot ricas en cisteína. Formación del cortex entre las dos membs.

7. Incorxación de Ca2+en la esxa y sínt de ác dipicolínico. Esta etapa le confiere a la esxa resistencia frente a los agentes antimicrobianos.

8. Maduración de la esxa. Su citoplasma se vuelve homogéneo y electrodenso. La capa cortical se completa. Se desarrolla la resistencia al calor y a las sustancias químicas.

9. Liberación de la esxa ya formada, x lisis de la cél de la q procede

Se han encontrado como componentes de la esxa todos los ya conocidos de las cél vegetativas: ARN, ADN, lipopolisacáridos, prot, etc.; pero ad poseen una sust quím, carácterística y exclusiva de las esxas pero no de las cél vegetativas, es el ác dipicolínico (se encuentra en el núcleo de la pared), tb poseen una gran cantidad de iones calcio, la >ía asociados con este núcleo (dipicolinato cálcico). Parece ser q la asociación del calcio y el ácido dipicolínico cumple una función imxtante para conferir la excepcional resistencia al calor de las esxas bacterianas.

Su contenido en agua es mín y parece ser q la prop + imxtante de la esxa, q es su resistencia al calor, desecación, presiones elevadas, radiaciones ionizantes, radiaciones UV y a numerosos agentes quím, está relacionada con ese escaso contenido en agua, con su peqño tamaño y con la alta concentración de todos sus componentes. El metabolismo de la esxa ( debido, en parte, a la poca cantidad de agua, es mín, no presentando apenas actividad de ningún tipo.

La capacidad de esxular de una bacteria es un criterio taxonómico imxtante. Ad, dentro de las bacterias esxulantes.

Son tb criterios taxonómicos imxtantes tanto el tamaño relativo de la esxa, como su situación dentro del esxangio.

Según q el diámetro de la esxa sea o no > q el de la cél vegetativa, las esxas pueden ser: Esxas deformantes. Esxas no deformantes. Según la localización de la esxa dentro del esxangio, la esxa puede ser: Terminal. Subterminal. Central.

Ej de endosporas: A: subterminal no deformante (Bacillus macerans). B: central deformante (Clostridium perfringens). C: central no deformante (Bacillus polymyxa). D: terminal deformante (Clostridium tetani)

Una esxa es capaz de permanecer en latencia x muchos años pero puede convertirse de nuevo en una cél vegetativa (germinación de la esxa) en cuestión de minutos. Este proceso implica dos pasos:

– Cese de la latencia: este cambio se desencadena x algún fenómeno en el medio ambiente, como el calor. Unos cuantos minutos de tratamiento x calor a 60 o 70º, frecuente/ producirá este cese de la latencia. Las primeras indicaciones de la germinación de la esxa son la pérdida de refracción de la esxa, el aumento de la capacidad de tinción x algunos colorantes y una disminución notable en la resistencia al calor.

– Sobrecrecimiento : la esxa se edematiza de manera visible y su cubierta se rompe, la nueva cél vegetativa empuja ahora hacia el ext la cubierta de la esxa, y empieza a dividirse.

El ciclo completo de esxulación y germinación se dn esxogénesis y es un mecanismo de supervivencia, no de reproducción. Una cél vegetativa produce una sola esxa y a su vez la esxa vuelva a dar una sola cél vegetativa.

REPRODUCCIÓN BACTERIANA:

La división cél requiere la duplicación de todos los constituyentes céles y su reparto ordenado entre las dos cél hijas. La primera etapa de la división cél es, pues, la duplicación de la dotación de ADN de la regíón nuclear, q se produce x la separación de las dos cadenas y la replicación a lo largo de cada una de ellas de una nueva cadena complementaria. Debido a su enorme longitud, la repartición del ADN duplicado entre las dos cél hijas  no va a ser fácil. Se cree q la molécula de ADN qda fijada en algún punto de la memb cél, y después de la replicación, cada una de las dobles cadenas, mientras está todavía unida, se dirige hacia una de las dos mitades céles. Sólo después de q se ha completado esta etapa puede formarse un nuevo septum transversal. Durante la formación de esta pared transversal, puede verse un mesosoma unido al septum, x lo q se piensa q este mesosoma desempeña su función en la síntesis de la pared transversal. Las tres fases de este proceso son: Duplicación del ADN. Reparto del ADN. Formación del septum.

Estas fases perfecta/  coordinadas constituyen el equivalente a la mitosis q ocurre en los eucariotas.

En los procariotas, al contrario q en los eucariotas, la síntesis de ADN se realiza de forma continua, desde una división cél a la siguiente, cesando sólo durante el tiempo q dura el reparto del ADN.

Una vez se ha terminado este proceso, la pared transversal se engruesa; en la zona central se diferencia una capa – densa y, x último, la pared se divide en dos capas, una para cada cél hija. Estas paredes terminales se continúan con las paredes exts de las cél.

A medida q crecen las dos cél hijas, hacen q aparezca la presión de turgencia, q tira de sus paredes en regiones de contacto adyacentes, de tal manera q se inicia la separación en el exterior y progresa hacia el eje de las cél. Ello acontece en bacterias cuyo aspecto carácterístico es de cél únicas. Las bacterias en cadenas poseen paredes + resistentes, q soxtan la tensión producida x el crecimiento de las cél hijas o hermanas.

GENÉTICA BACTERIANA: El hecho + significativo de la reproducción bacteriana estriba en la transmisión del material genético. Una propiedad fund de bacterias y virus es su mutabilidad, la cual se explica x 2 procesos fund:

– X la variabilidad fenotípica, q representa un cambio de propied x adaptación al medio ambiente, dentro de genotipo det.

– X la variación genotípica, basada en modif de la estructura hereditaria espontáneas, ocurridas de forma casual y rara.

Esta última presenta una especial imxtancia médica, ya q el continuo cambio de las enfermedades infecciosas q se observan se pueden atribuir, en su > parte, a las propiedades alteradas de los microorg patógenos. A través de la variación de la dotación hereditaria, se originan nuevas cepas bacterianas q están mejor adaptadas a un cierto ambiente y desplazan, x ello, como agentes infecciosos, a otras bacterias peor adaptadas. Este hecho se observa en las infecciones hospitalarias, las cuales, en la actualidad, son causadas sobre todo x enterobacterias y estafilococos, debido a q ambas poseen una extraordinaria variabilidad genética, la cual ha conducido a la formación de cepas, resistentes a muchos  quimioantibióticos, lo q las hace peligrosas, desplazando estas cepas a los gérmenes clásicos de las infecciones hospitalarias.  La > parte de los genes bacterianos están localizados en el ADN, q se encuentra en forma de filamento en la regíón nuclear, pero ad existen en las bacterias, fuera de esta regíón, otras moléculas de ADN circulares, dn plásmidos.

Unplásmido es una molécula de ADN q se multiplica independiente/ del cromosoma bacteriano y, q se hereda constante/ de cél madres a hijas. Algunos plásmidos pueden integrarse en el ADN cromosómico x recombinación, a estos se les dn episomas. Muchos plámidos poseen genes q no alteran el fenotipo cél. S e, algunos plásmidos alteran el fenotipo de sus cél huésped, tales como:

 Los plásmidos de la patogenicidad, ej el gen de la enterotoxina, genes de la hemólisis en los estafilococos y enterococos, gen de la toxina exfoliativa en el estafilococo dorado.

 Los plásmidos de resistencia, q muestran información genética para resistencias contra quimioterápicos. En + del 90% de las bacterias resistentes encontradas en clínica, dicha resistencia reside en los plásmidos.

MECANISMOS PARASEXUALES DE REPRODUCCIÓN:

Las bacterias se dividen de forma vegetativa x bipartición. No conlleva la mezcla del material genético de diversas cél, lo q es un inconveniente para la evolución. No obstante, existen en las bacterias tb, mecanismos q conducen al intercambio del material hereditario entre dos cél distintas; estos procesos se conocen con el nombre de mecanismos parasexuales y se describen tres:
transformación, transducción y conjugación.
Los procesos de transmisión parasexual, se llaman así xq en ellos no hay formación de ningún tipo de gametos (x lo q no hay reproducción sexual), pero si hay intercambio de información genética.
Se lleva a cabo mediante tres procesos:

1

TRANSFORMACIÓN

Implica la entrada, en la bacteria receptora, de un fragmento libre de ADN bacteriano procedente de la lisis de otra bacteria, de tamaño bastante grande, y su integración en el genoma del receptor. Después el nuevo ADN transformado, se transmitirá a las cél hijas.  Este proceso fue establecido x primera vez en los neumococos, pero ad se ha visto tb en otras sp: Escherichia , Bacillus, Staphilococcus, Neisseria, Pseudomonas.

Así mismo, es posible transmitir x transformación plásmidos aislados a cél receptoras apropiadas. Ello ha dado lugar a la “ingeniería genética”.

2

TRANSDUCCIÓN

Consiste en una transferencia de genes entre bacterias realizada mediante bacteriófagos. Los bacteriófagos son virus cuya cél huésped es una bacteria. La transducción se produce cuando una bacteria es atacada x un virus bacteriófago q actúa como vector intermediario entre dos bacterias. Durante la síntesis del ADN vírico (de los fagos) puede suceder q, ocasional/, fragmentos + o – grandes del ADN de la bacteria se integren en la cabeza de los fagos, en lugar de todo o de partes del genoma fágico.

Tales fagos, q actúan como vectores,  pueden infectar todavía a otras cél huéspedes (es decir, a otras bacterias) e inyectar sus contenidos en ADN, transmitiendo la información genética (ADN) de la bacteria q atacó con anterioridad, pero ya no pueden lisar a la cél huésped, puesto q las partículas son defectuosas.        

3

CONJUGACIÓN

Es la transmisión de material hereditario en las bacterias desde una cél donante a otra receptora a través de un proceso de emparejamiento q tiene lugar x contacto interq directo. La capacidad para servir como donador o receptor está determinada genética/, ya q los genes del plásmido F (de fertilidad) codifican prot q cambian las propiedades de superficie de la cél, produciendo un pilus sexual q facilita la captura de una cél F- y la formación de un puente de conjugación a través del cual el ADN pasa de las cél F+ (cél macho o donadoras) a la cél F- (cél hembra o receptoras). Es entonces cuando cambia de ser receptora (F- hembra) a donadora (F+ macho), ya q el plásmido F qda dentro de ellas. Hay dos tipos de cél donadoras: las denominadas F+ (cél transfieren sólo peqñas xciones de su genoma) y las Hfr (“alta frecuencia de recombinación”, q transfieren gran cantidad de su genoma). Una cél F+ y una Hfr se parecen en muchos aspectos, incluyendo la síntesis del pilus sexual y la formación del puente de conjugación, pero se diferencian en q las Hfr presentan el plásmido F integrado en su cromosoma y no libre, x lo q no pueden transferir rápida/ el genoma completo del plásmido F; x tanto durante el proceso de apareamiento, y ya q la uníón entre las dos cél es muy frágil, puede romperse el puente de conjugación y q el plásmido F no pueda pasar completa/. X ello la conjugación entre una cél Hfr y una F- casi siempre deja a la receptora como F- (hembra) no pudiendo ésta pasar a sus descendientes la capacidad para conjugarse, la Hfr sigue siendo igual, ya q conserva una copia del plásmido F integrado en su cromosoma.

No está claro todavía si la transferencia entre donante y receptor tiene lugar sólo directa/ a través de los pelos sexuales , o bien, x medio de otro puente interq distinto.

CRECIMIENTO Y MUERTE DE LAS BACTERIAS:

La cél bacteriana es, esencial/, una máquina sintética capaz de duplicarse a sí misma. El crecimiento de los microorg ocurre x medio de la división cél. Los microorg se desarrollan principal/ como poblaciones de cél y es imxtante distinguir entre el crecimiento de una cél individual y el crecimiento de una población. El crecimiento de una cél es el resultado de ¡ en el tamaño cél, seguido de su división. El crecimiento de una población es el resultado de un ¡ en cantidad de cél, q tb se puede medir como ¡ en la masa microbiana. La tasa de crecimiento es el cambio en la cantidad de cél o de masa x unidad de tiempo. El intervalo para la formación de 2 cél a partir de una se dn generación y el tiempo reqrido para q esto ocurra se dn tiempo de generación. Tb al tiempo de generación se dn tiempo de duplicación. Varían sg los microorg. Este modelo de aumento de población, donde la cantidad de cél se duplica durante cada unidad de periodo de tiempo se dn crecimiento exponencial. Una de las carácterísticas de la proliferación exponencial es q la vel del aumento en la cantidad de cél es inicial/ lenta, pero aumenta cada vez +; esto da x resultado, un aumento explosivo en el núm de cél a partir de un determinado tiempo.

CICLO DEL CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES: La curva de crecimiento típica de una población cél puede dividirse en diversas fases llamadas:

FASE LAG O DE RETRASO:

Cuando una población microbiana es inoculada en un medio de cultivo, el crecimiento general/ no comienza de inmediato, sino después de un cierto tiempo, llamado fase lag, q puede ser breve o largo, dependiendo de las condiciones.

FASE EXPONENCIAL:

Es una consecuencia del hecho de q cada cél se divide para formar dos cél, cada una de las cuales tb se divide para formar dos cél + y así sucesiva/.

Las bacterias crecen exponencial/, pero la velocidad de crecimiento exponencial varía mucho de un microorg a otro. X ej, el org q causa la fiebre tifoidea, Salmonella typhi, crece muy rápida/ en cultivo, con un tiempo de generación de 20 a 30 minutos, en tanto q el Mycobacterium tuberculosis, crece muy lenta/, con sólo una o dos duplicaciones x día. Las condiciones ambientales (temperatura, composición del medio de cultivo) afectan a la velocidad de  crecimiento exponencial así como las carácterísticas del org mismo.

FASE ESTACIONARIA:

En un sistema cerrado no se puede llevar a cabo indefinida/ el crecimiento exponencial. Lo q general/ sucede es q algunos de los nutrientes indispensables se agota, o bien, algún producto de deshecho fabricado en el medio llega a un nivel en el q es inhibidor y cesa el crecimiento exponencial. La población ha alcanzado la fase estacionaria.

FASE DE MUERTE:

Si la incubación continúa después de q una población alcanza la fase estacionaria, las cél pueden seguir vivas y continuar metabolizando, pero lo + probable es q mueran. Si esto sucede, la población se encuentra en la fase de muerte. Durante esta fase, el recuento microscópico directo puede permanecer constante, pero la viabilidad disminuye lenta/. En algunos casos, la muerte se acompaña x lisis cél, dando lugar a una disminución en el recuento microscópico directo junto con la disminución de la medida de viabilidad.

RESUMEN DE LAS FUNCIONES Y COMPOSICIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE LAS PROCARIOTAS *

*No todas las sp muestran todas estas estructuras