LA CELULA PROCARIOTA.
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN
CLASIFICACIÓN de las
células microbianas
(por su estructura celular)
1.-
PROCARIOTAS
- Bacterias
- Cianofíceas
- Arqueobacterias
2.- EUCARIOTAS
- Algas
- Hongos filamentosos y
levaduras
- Protistas
www.profesorenlinea.cl
Bacterias
urbinavinos.blogspot.comHongos y levaduras
Protistas
Cianofíceas
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
ESTRUCTURA DE LA
CÉLULA PROCARIOTA
Estructuras fundamentales y constantes Membrana citoplasmática Citoplasma RibosomasNucleoide o ADN cromosomal Pared Elementos facultativos Cápsula o glicocálix Flagelos Fimbrias Pelos Endospora Plásmidos
Tamaño:
En el orden de los micrones
Equivalencia
:
1 μm = 10-3 mmLímites: 0,15 μm a 750 μm
Relación S/V
Morfología
:
cocos
bacilos
espirilos
espiroquetas
con apéndices
filamentosos
pleomorfismo
TAMAÑO Y MORFOLOGÍA DE LOS
PROCARIOTAS
http://biologia- test.blogspot.com.ar/2014/07/celula-procariotica.html
Helicobacter
Pseudomonas
Estructuras
constantes
ADN BACTERIANO
•Plásmidos:
-estructuras más
pequeñas y
circulares de ADN
-extracromosomal
-copias múltiples
-genes de resistencia a
antibióticos
-genes que codifican
para toxinas
-replicación
independiente de la
división celular.
•Un cromosoma empaquetado: ”nucleoide”
Tamaño del genoma: 0.5 to 6 Mb
RIBOSOMAS
Función
:
Síntesis de proteínas
Estructura:
60% RNA ribosomal
40% proteínas
2 subunidades:
-grande 50 S (Svedberg)
-pequeña 30 S
En total: 70 S
-unidad
pequeña 30 S:
ARNr 16S + 21 proteínas
-unidad grande 50 S:
ARNr 5S y 23S + 31 proteínas
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
Estructura
•Bicapa fosfolipídica con proteínas embebidas. Espesor: 6 a 8 nm
•La estructura se estabiliza mediante puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas y con Mg 2+ y Ca2+ que interaccionan los fosfolípidos.
Funciones
•Barrera de permeabilidad altamente selectiva (6 a 8nm)
Observación en microscopio electrónico:
las células deben tratarse con ácido ósmico o con cualquier otro
compuesto denso a los electrones capaz de combinarse con los
componentes hidrofílicos de la membrana.
Las membranas se visualizan
como dos líneas claras separadas
por una zona más oscura.
Proteínas de membrana plasmática (MP)
-proteínas periplásmicas:
-se encuentran en la cara externa de la MP
- funciones: unión de sustratos y el procesamiento de
macromoléculas para ser transportadas al interior de la célula:
-
proteínas integrales de membrana:
-se comportan como proteínas unidas a membrana
-funciones: distintos procesos celulares, ppalm. transporte.
-proteínas periféricas de membrana
(no están embebidas en la MP):
Algunas son lipoproteínas, llamadas proteínas de membrana con
anclaje lipídico.
Esteroles y hopanoides:
agentes reforzantes de las membranas plasmáticas
En procariotas
:
Hopanoides
En eucariotas
Colesterol: típico esterol
• Funciones de esteroles y hopanoides
-
aumentan la resistencia
de la membrana plasmática debido a su
estructura planar rígida.
• favorecen la estabilización de las membranas, pero
las hace menos
flexibles
.
• mayor rigidez de la membrana.
Esto es muy importante en los organismos eucariotas que
carecen de pared celular. Por su mayor tamaño, sus membranas están
sometidas a tensiones físicas muy importantes.
Diferencias de membranas plasmáticas entre
Bacteria, Eukarya y Archae
Bacteria o Eukarya Archaea ISOPRENO
CH3–CH2–CH2–COOH
Principales funciones de la
membrana citoplasmática
FUNCIONES de la membrana citoplasmática
-
barrera de permeabilidad
• El agua puede atravesar
libremente la membrana
por ser pequeña y
carecer de carga.
Aquaporinas:
proteínas
que forman canales
intramembranales por
donde transcurre el agua.
La mayoría de las sustancias no son capaces de entrar en la célula de forma pasiva, por lo
que
los procesos de
transporte son críticos
para el funcionamiento
de las células.
Sustancia Porcentaje de permeabilidad Agua 100 Glicerol Glucosa 0,1 0,001 Triptófano 0,0001 Ion Cloruro (Cl -) Ion Potasio (K+) Ion Sodio (Na+)0,0000001 0,00000001 0.00000001
Necesidad de proteínas transportadoras
:
para acumular nutrientes dentro de la célula en contra
de un gradiente de concentración.
Proteínas
transportadoras:
•Saturación •Especificidad
•Regulación por parte de
la célula
Pocas sustancias Lenta
Sistemas de transporte de membrana
1
. transporte simple
2.
traslocación de grupo
3. sistema ABC (ATP-binding cassette)
Una proteína transmembrana.
Energía: fuerza motriz de protones Ej.: permeasa Lac de E. coli
Sustancia transportada: lactosa
Serie de proteínas
Energía: fosfoenolpiruvato Ej.: e. coli
Sust.: glucosa, manosa, fructosa
La sustancia se fosforila!!
Tres componentes:
-proteina de unión al sustrato, -un transportador integrado a la membrana
-una proteina que hidroliza ATP
Estructura de los transportadores transmembranales
12 dominios proteicos alineadas en círculo formando un canal a
través de la membrana (12 hélices de tipo alfa hélice que se pliegan
hacia atrás y adelante y que cambian su configuración )
Tipos de procesos de transporte
• Uniportadores
(unidireccional)
• Simportadores
(co-transporte con H+)
• Antiportadores
(en ambos sentidos)
En transporte de tipo antiporte y simporte, la molécula co-transportada se indica en amarilloCaptación de lactosa por
Escherichia coli
Transportador simple:
la permeasa Lac
Captación del disacárido:
requiere energía de la fuerza
motriz de protones (FPM) que
es posteriormente regenerado.
TRANSLOCACIÓN DE GRUPO:
sistema fosfotransferasa de E. coli
El sistema consta de 5 proteínas: Enzimas (Enz) I,IIa,IIb y IIc, y HPr. La transferencia secuencial de fosfato tiene lugar desde el fosfoenolpiruvato (alta energía) a través de las proteínas, hasta la enzima IIc. Esta última es la auténtica responsable del transporte y fosforilación de glucosa a Glu-6-P. Luego comienza la glucólisis.Sistema de transporte ABC
(ATP-binding cassette)
-
Alta afinidad por sustrato:
hasta10
-6M
!!
-Requiere:
Proteína periplasmática de unión Proteína transmembrana Proteína que hidroliza ATPTransporta:
azúcares, aminoácidos y
compuestos inorgánicos
Ubicación:
-en el periplasma
(bacterias Gram negativas).-en cara externa de MC
(Gram positivas)Transporte de proteínas
al exterior celular
• por TRANSLOCASAS, específicas para el tipo de proteína exportada •Ej.:
1. Sistema Sec de translocación: consta de 7 proteínas Funciones: -transporte de enzimas (exoenzimas) para hidrolizar nutrientes insolubles (almidón) - excreción de toxinas proteicas
2. Sistema de secreción tipo III
(SST3): toxinas proteicas que se
traslocan directamente de la
bacteria al hospedador (ej. inyectisoma de Yersinia enterocolitica. De www.journals.plos.org)
En resumen
,
-la membrana puede ser considerada como
un mosaico fluido en el que existen proteínas
globulares con orientaciones específicas que
atraviesan la bicapa lipídica, que a pesar de
su estricta organización posee alta movilidad.
Este tipo de organización confiere
importantes propiedades funcionales a las
membranas…
PARED CELULAR:
Funciones:
-confiere forma y rigidez
-
protege a la bacteria de la lisis osmótica.
Estructura:
https://es.123rf.com/photo_32520410_bact erias-diferencia-de-gram-positiva-de-bacterias-gram-negativas.htmlPARED CELULAR DE BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
90 % de PG
Ácidos teicoicos: polisacáridos ácidos o polialcoholes cargados negativamente
(glicerolfosfato o ribitolfosfato), se unen covalentemente a ác. muramico del PG y entre sí por uniones éster fosfato.
Se unen a Ca++ y Mg++ para su transporte .
PARED CELULAR DE BACTERIAS GRAM-NEGATIVAS
Diferencias en la estructura
del peptidoglicano de
bacterias Gram positivas y
Estructura del peptidoglicano (PG)
(
sólo en bacterias, no existe en otras células)
1.
Un polímero rígido formado por unidades repetitivas de:
N-Acetilglucosamina –ácido N-acetilmurámico - ….. - ……- ….
NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-NAM- ……- ……- ……-
……- 2.
Puentes tetrapeptídicos de unión del PG:
Cada puente tiene 4 aminoácidos:
L-Ala – D-Ala – D-glutámico – Lis ó
ácido diaminopimélico (DAP
)
Bacterias Gram positivas
Gram positivos
Bacterias Gram negativas
Gram negativos:
Preparación
del frotis
y
coloración
diferencial:
- 2 colorantes
- 1decolorante
Coloración de Gram
(se basa en la estructura de la pared)https://es.wikipedia.org/wiki/Tinción_de_Gram Resultado final:
Color azul o violeta: Gram positivos
PROTOPLASTOS
son bacterias que han perdido su pared celular.
Los protoplastos se pueden obtener por tratamiento con lisozima en solución isotónica de sacarosa. Lisozima es una enzima que digiere el PG (ataca las uniones β-1,4 entre NAG-NAM). En solución isotónica, el agua no ingresa a la bacteria, entonces no hay lisis. En agua En sacarosa
ESFEROPLASTOS
: son microorganismos que conservan restos de pared.
FORMAS L:
son bacterias sin pared con capacidad de producir
enfermedad.
Células naturalmente sin
paredes:
-Mycoplasma: bacterias que tienen formas extremadamente variables ya que no tienen pared celular rígida. • Ni la penicilina ni la lisozima afectan a estos organismos • Pueden sobrevivir sin pared ya que su membrana citoplasmática es más resistente por la presencia de esteroles. Habitan en hábitats osmóticamente protegidos (como el cuerpo de los animales y el ser humano). -Thermoplasma (Archaea) no tiene pared, pero sí membranas especiales. Son procariotas de vida libre.Variaciones extremas de morfología de
Mycoplasma pneumoniae
PARED CELULAR DE BACTERIAS GRAM-NEGATIVAS
10%
-
Periplasma
: incluyepeptidoglicano
(10%)-
Membrana externa:
bicapa lipídica---- región interna: lipoproteínas de anclaje al PG.
LPS:
3 regiones de adentro hacia afuera-
Lípido A
:tiene propiedades de ENDOTOXINA !! cuando se libera causa graves síntomas en humanos.
-Núcleo de polisacárido
:
cetodoxioctonato (KDO),heptosas, gal, glu y NAG.-
Polisacárido O-específico:
secuencias de 4 o 5 unidades repetidas de diferentes monosacáridos.Es el antígeno somático O, diferente para cada especie, usado para identificar bacterias usando anticuerpos específicos antiO. Tiene valor inmunológico !!
i n t e r i o r e x t e r i o r
Antígeno O: 50-100 unidades de disacáridos. Permite diferenciar una especie en serotipos Core: polisacárido ramificado Lípido A : Endotoxina !!
Acción tóxica en animales y humanos
LPS
PORINAS
Proteínas transmembranales de tres subunidades idénticas de 1 nm de diámetro. Permiten el transporte de pequeñas moléculas hidrofílicas de bajo peso molecular. Porinas específicas e inespecíficas.ESPACIO PERIPLASMÁTICO:
De 12 a 15 nm entre la membrana citoplasmática y la superficie interna de la membrana externa. Consist. gelatinosa. Incluye: -enzimas hidrolíticas -proteínas de unión -quimiorreceptoresComposición de la pared en Archaea
1.
Pseudopeptidoglicano
• El esqueleto del
pseudopeptidoglicano
está formado por
unidades alternativas
de:
N-acetilglucosamina
(NAG) y ácido
N-acetiltalosaminurónico
(NAT)
.
unidas por enlaces
glicosídicos β-1,3
Funciones: -Confiere la forma celular. -Impide la lisis celular. -Otorga resistencia a lisozima y penicilinas.2. proteínas, polisacáridos o glicoproteínas.
3. capa paracristalina (capa S)
Está formada por glicoproteína o proteína en simetría hexagonal.
Funciones
:
Barrera de permeabilidad externa y protección.
Micrografía electrónica de Capa S.
Brock. Biología de los microorganismos.