Biosíntesis del peptidoglicano y LPS

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Texto completo

(1)

Biosíntesis

(2)

Paredes bacterianas

Por que las estudiamos ?

• Es una característica definitoria de la célula bacteriana • Están constituídas por componentes químicos únicos.

• Algunos de estos componentes pueden causar enfermedad. • La biosíntesis es el sitio de acción de los antibióticos más

(3)
(4)
(5)

•Síntesis de precursores en el citoplasma

•Ensamblaje parcial en la membrana

•Modificaciones del precursor(cadenas laterales)

•Transporte a la cara externa de la membrana

•Ensamblaje final en el exterior e inserción en el sáculo

• Reciclado del undecaprenol fosfato

(6)
(7)

Transformación enzimática de la galactosa en glucosa

Jugo celular de levaduras + Cofactor termoestable (CoCo)

GALACTOSA-1-P GLUCOSA-1-P

:

(8)

Se halló que el nucleótido azúcar UDPG es un compuesto rico en energía capaz de transferir su azúcar a otras moléculas

El compuesto descubierto era la uridina-difosfato-glucosa o UDPG. Es interesante recordar que la mitad del UDPG es la uridina fosforilada, uno de los ladrillos conocidos como nucleótidos con los que los organismos vivos construyen el ácido ribonucleico, necesario para los mecanismos de transferencia genética

La mitad de la molécula del UDPG, la uridina- difosfato, actúa en muchos casos como un carro que transporta a la otras mitad, la glucosa, para que se combine con otras sustancias.

(9)

Descubrió los

nucleótidos azúcares

Y su aporte fue clave

para entender la

biosíntesis

de los hidratos de

carbono

(10)

(Galactosemia Tipo 2)

GK

(Galactosemia Tipo 1)

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Premio Nobel de Química 1970

(12)

Síntesis de precursores en el citoplasma

1. Formación del UDP-GlucNac a partir de fructosa-6-P

2. Formación del UDP-MurNAc a partir del UDP-GlucNac

3. Ensamblado de la cadena peptídica para formar el

UDP-MurNAc-pentapéptido

4. Reacciones anexas para formar el ácido glutámico y del dipéptido

(13)

Reacciones citoplasmáticas

11

(14)

Reacciones citoplasmáticas

1-Biosíntesis de UDP-N-acetilglucosamina

Requiere de cuatro enzimas

1. Glucosamina 6-P-sintasa (GlmS) 2. Fosfoglucosamina mutasa (GlmM)

3. Glucosamina-1-P-acetiltransferasa (GlmU) 4. N-acetilglucosamina 1-P-uridil transferasa

(GlmU)

+Pi

(15)

2-Biosíntesis del UDP-N-acetilmurámico

Intervienen dos enzimas

MurA: transfiere el grupo “enol” del PEP

al 3´-OH del UDP-GlucNac liberando Pi

MurB: reduce el “enol piruvato”del

UDP-GlcNAc-enol-piruvato utilizando un equivalente de reducción del NADPH para dar el UDP-MurNAc

(16)

3-Biosíntesis del UDP-MurNAc-pentapéptido

Intervienen cuatro enzimas llamadas Mur ligasas MurC, D,E y F.

Catalizan la adición de L-alanina, D-glutámico, un diaminoácido meso-DAP o L-lisina y el dipéptido D-Ala-D-Ala en el grupo lactilo del UDP-MurNAc Algunas son estereo específicas otras no.

Mecanismo de reacción de las ligasas Mur

Reacciones citoplasmáticas

v

Activación del carboxilo

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Reacciones anexas

La formación del D-Ala es producida por

la alanina racemasa( Air o DadX) La condensación de dos

moléculas de Ala es catalizada por una D-Ala:D-Ala ligasa

dependiente de ATP (Ddl)

MurI: glutamato racemasa y

D-aminoácido transferasa (D-AAT) que cataliza otra reacción

D-Ala +a-cetoglutarato ~

D-glutamanto + piruvato

(18)

UDP-

UDP-

Precursores hidrofílicos para ser

ensamblados y transportados a través

de la membrana

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P P P

PO4=

Lípido transportador: bactoprenol

Que es ??

Que función cumple en la célula?

Polímero de isopentenil fosfato, de C55, undecaprenil fosfato que se encuentra unido a membrana por el extremo lipídico y el fosfato esta por fuera de la membrana.

Este compuesto reacciona con los precursores para formar la unidad repetitiva y traslocarla al sitio de la pared en crecimiento.

Lípido anfipático Rol de los poliprenoles

(20)

Metabolismo de undecaprenil-P en bacterias

Farnesil pirofosfato(C15) 8 isopentenil pirofosfatos (C5)

Undecaprenil pirofosfato

Undecaprenil -fosfato Undecaprenol

Biosíntesis de varios polímero de pared (peptidoglicano, ácidos teicoicos, LPS, cápsula

etc)

(21)
(22)

Biosíntesis del Lípido I

Mecanismo catalítico en dos pasos

Mecanismo catalítico en un solo paso

C55-P + UDP-MurNAc-pentapéptido UMP+ C55-PP-MurNAc-pentapéptido (lipid I )

(23)

Biosíntesis del Lípido II

MurG cataliza la formación del lípido II a partir del Lípido I y UDPGNac

Esta proteína interactúa con MraY and MreB proteins y participa en multicomplejos involucrados en la división y la elongación celular.

(24)

Translocación a través de membrana

(25)

Modificación enzimática del Lípido II y flipasa

(26)

Peptidoglicano síntesis y clivaje

Bactoprenol con una cadena creciente de peptidoglicano

Cadena naciente de PG

Recorte del saculo

trasnpeptidasas

(27)
(28)

Peptidoglicano sintasas

1-Glucosiltransferasas (MGTasa) o transglicosilasas, monofuncionales que polimerizan las cadenas de PG nacientes o los dominios TG de las PBP clase A

(29)
(30)

Scheffers D , and Pinho M G Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2005;69:585-607

Forma

Detalles de la reacción de transglicosilación:

El extremo reductor del MurNAc del péptido naciente es

transferido al 4-OH de la GlucNAc enlace b-1-4

y se libera C55-PP

Undecaprenol ppi

+

(31)

Reciclado del bactoprenol

Ciclo del lípido transportador

v

(32)
(33)

Reacción de transpeptidación

• Se realiza del lado externo de la MC al igual que la TG

• La reacción es catalizada por una clase de transpeptidasas conocidas como PBPs, que son acil-serina transferasas

• La parte crítica es el reconocimiento de D-Ala-D-Ala del NAM, la interferencia de este proceso rompe la pared celular

Reacción ocurre en dos etapas

• 1-Formación del acil-Ez y eliminación de D-Ala

• 2Transferencia del mureimil tetrapéptido de la Ez a un aceptor,

-NH2 del péptido de la cadena vecina. El e –NH2 es de configuración D

• La energía para la reacción provine de la hidrolisis del D-Ala-D-Ala • La mayoría de los puentes son D,D

• Algunos puentes son D,L entre dos meso –DAP

• Algunos pueden formar puentes trimétricos con AA de cadenas que estén abajo o arriba

(34)

Reacción de transpeptidación

Formación del intermediario PG-EZ (acil-EZ) Dos cadenas de PG Paso de activación Alanina desplazada

(35)

Reacción de transpeptidación

(36)

Hidrolasas del peptidoglicano

en E.coli

(37)

Las hidrolasas tienen un rol importante en

el crecimiento del PG,

división celular ,

espesor del PG

la forma de la bacteria

(38)

Hidrolasas del PG que son y que hacen??

• Son llamadas autolisinas: rompen enlaces glicosídicos y

amida algunas de ellas tienen características de PBPs

• Algunas están ancladas a la pared y participan creando

puntos de crecimiento del PG

• Contribuyen a la síntesis la cual es una combinación de

autolisis controlada y biosíntesis .

• Ac teicóicos y otros azúcares interaccionan con estas

enzimas para controlar su acción

• Liberan fragmentos durante el crecimiento y septación

que son reciclados para ser reutilizados ( alrededor del

2% del PG se recicla)

(39)

Reciclado de mureína

Recuperación del material y mensajeros Relación con la resistencia a ATB

(40)

Maduración del peptidoglicano

1-aumento de los entrecruzamientos D,D

2-incremento en la proporción de LppB unida a PG

3- perdida de la D-Ala terminal de los

pentapéptidos no entrecruzados por acción de las carboxipeptidasas

4- entrecruzamientos L,D

5-cambios en la longitud de las cadenas de PG 6-Modificaciones secundarias, polímeros de superficie acetilaciones y amidaciones que ´protegen de la acción de la lizosima

PG nuevo adquiere una estructura indistinguible

del PG de la célula original

Al comienzo el nuevo material incorporado tiene distinta composición que el PG

preexistente. En fase estacionaria de crecimiento, el crecimiento del PG es mas lento y remodela la estructura

(41)
(42)

Peptidoglicano sintasas y proteínas del ciclo celular

Organización espacial y temporal

Las proteínas del citoesqueleto y de la división controlan la posición de las sintasas y las hidrolasas

(43)

Las formas “L” de B. subtilis sin pared no utilizan la maquinaria de división normal. Utilizan un sistema de tubulación vesiculización y ampollas independiente de

MreB y FtsZ. Requieren un aumento de la síntesis de membrana. Reminiscencia de reproducción de las células primitivas

Las formas tiene un rol importante en infecciones crónicas o recurrentes

Formas “L” carecen de pared

(44)

Reproducción de células primitivas

Alta frecuencia de transferencia horizontal de genes Baja frecuencia de transferencia horizontal de genes Cristaliza el genoma Diferentes protogenomas

Envueltos en una bicapa simple de lípidos ´proliferación por tubulación o ampollas Eventos de fusión y fisión

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LPS

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Glucosamina- ß(16)-glucosamina, con –OH en 1 sustituido con –P-etanolamina A.G. saturados (C-14): beta-hidroximirístico Núcleo interno Núcleo externo Unidad repetitiva de la cadena lateral

El lipopolisacárido

Los dominios Lípido A y Kdo son requeridos para el crecimiento Los azúcares del antígeno O no son necesarios para el crecimiento, pero protegen de los antibióticos y la lisis mediada por el complemento El núcleo y el antígeno O son requeridos para la virulencia

(47)

Responsable de la integridad y permeabilidad de la ME

Interacción con el medio ambiente y las defensas del huésped

(48)

Composición del lipopolisacárido (LPS)

Lípido A: endotoxina, estructura conservada

Región intermedia: núcleo del polisacárido,

estructura conservada, se divide en NI y NE

Región distal o antígeno O: cadena lateral

específica, polisacarídica, son repeticiones de

pocos azúcares, muy variable.

(49)

La síntesis del LPS se divide en dos procesos

claramente diferenciados:

• la formación del lípido A y del núcleo del LPS, y

•la síntesis del antígeno O.

Una vez sintetizados estos dos componentes tiene

lugar la unión de los mismos, su modificación y

(50)

Nueve enzimas constitutivas e integrales de membrana

(51)
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Núcleo del polisacárido

Núcleo interno : a-ceto deoxi octulónico (KDO )y D, D Heptosa o D,L heptosa región de las heptosas (pueden tener decoraciones)

Núcleo externo : glucosa, galactosa y N-acetilglucosamina ( región de las hexosas) pueden tener decoraciones

El KDO se agrega al lípido A por la Kdo sintasa (esencial para la viabilidad de las bacteria) Luego se agregan las heptosas que son sintetizadas por una isomerasa que cataliza la

conversión de la sedoheptulosa 7-fosfato a D,D-heptosa-7-fosfato que por acción de otras enzimas se llega a ADP-L,D Heptosa ( paso esencial para la integridad de la ME)

(53)

Glucosil transferasas implicadas en la biosíntesis del núcleo de E. coli R1. Las enzimas que

forman el núcleo interno están marcadas en amarillo, mientras que las que modifican la

estructura están en azul. Las verdes son las glicosiltransferasas del núcleo externo y la ligasa está marcada en rosa. Raetz y Whitfield, 2002.

Núcleo del polisacárido: se ensambla a partir

de precursores activados con nucleótidos

(54)
(55)

Biosíntesis del antígeno O

El antígeno O es la parte más externa del LPS y a su vez la más inmunogénica y variable.

Algunos precursores se obtienen del metabolismo central de la bacteria. UDP-glucosa, de la UDP-galactosa o de la UDP-N-acetilglucosamina, que se incorporan directamente al polímero en formación, o son intermediarios

de GDP-manosa, TDP-ramnosa y otros azúcares presentes exclusivamente en los diversos antígenos O.

Se forma sobre el undecaprenil-P Intervienen glicosiltransferasas

Los oligosacáridos se forman en la cara interna de la MI y luego son traslocados.

El antígeno O se ensambla separadamente sobre el undecaprenil-P y es traslocado por un transportador Wzx. Los oligosacáridos son polimerizados en la cara periplásmica de la membrana interna por Wzy y Wzz y luego trasferidos al lípido A por WaaL.

(56)

Iniciación de la síntesis del antígeno O

Reaccion que involucra la transferencia de un azúcar

activado en forma de nucléotido azúcar al undecaprenil fosfato

(a) Transferasa(PNPT) (WecA) específica para GlucNac

(b) Transferase (PHPT) WbaP transfiere galactosa

(57)

Síntesis del antígeno O en Salmonella enterica

(58)

MsbA ABC transportador

ABC transportador

(59)

Aparato de exportación Siete proteínas Lpt

(60)

Resumen

1. LPS es un glicolípido complejo compuesto de hasta tres regiones estructurales : lípido A , núcleo del sistema operativo , y la larga cadena hiper variable del O- PS

2. Las moléculas de LPS juegan un papel crucial en la integridad de la membrana externa y son esenciales para el viabilidad de bacterias G(-)

3. Los primeros pasos en la síntesis de LPS son objetivos válidos para el desarrollo de agentes antibacterianos

4. Las bacterias pueden afinar las estructuras de LPS , la promoción de la supervivencia en sus respectivos nichos en el huésped y otros

entornos. Los tipos de modificaciones del LPS y la forma en que están regulada son muy variables .

5. La biosíntesis de LPS implica componentes en las caras citosólicas y periplásmicas del interior membrana.

6. La exportación final de LPS a la membrana externa es realizada por una máquina molecular dependiente de ATP compuesta de siete

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Diferenciaciones en la célula procariota

1-Diversidad

2- Esporas bacterianas

Observación

Composición química y estructura

El proceso de eporulación

Propiedades biológicas de las esporas

Germinación

3- Otras células diferenciadas

Quistes bacterianos

Mixosporas

Acinetos

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Que son las esporas

•Son estructuras de latencia o reposo •Con baja o nula actividad metabólica •Muy resistentes

•Son consecuencia de cambios morfológicos y bioquímicos: de

diferenciación celular

Endosporas Exosporas Diferenciaciones de actinomicetos Quistes bacterianos Mixosporas Diferenciaciones en cianobacterias Acinetos o aquinetos

Diversidad

(63)

El descubrimiento de las esporas bacterianas tuvo una gran

trascendencia para la microbiología, el conocimiento de la existencia fue decisivo para desarrollar

procedimientos de esterilización, tanto para la medicina como para la

industria alimenticia.

(64)

1. Calentamiento entre 60-80°C (1-2hs) mueren células vegetativas 2. Sobreviven las esporas

3. Incubación a 30-37°C ( 24 hs) germinan las esporas dando células vegetativas

4. Calentamiento entre 60-80°C (1-2hs) mueren las células vegetativas

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Endospora bacteria

•Producidas por ciertas especies del dominio bacteria en respuesta a limitación nutricional

•Son formas de reposo, durmientes, sin metabolismo •Se forman dentro de la célula bacteriana

•No son formas de reproducción ni de crecimiento •Tienen extraordinaria resistencia al calor y otros agentes físicos y químicos

•Sobreviven en condiciones extremas

•Esporulación : proceso de formación de esporas

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Géneros productores de endosporas

Bacilos • Bacillus • Clostridium Cocos • Sporosarcina Características Generales

Ampliamente distribuidas en la naturaleza.

Tienen una relación ecológica porque todas se encuentran principalmente en el suelo.

Aerobios, microaerófilos, anaerobios facultativos y anaerobios estrictos.

Algunos son capsulados, pueden tener o no flagelos La temperatura de crecimiento de la mayoría oscila entre 25 y 35°C, aunque se han descrito especies psicrófilas y termófilas

La formación de endosporas es muy ventajosa ya que el suelo es un ambiente muy variable, se producen cuando hay un nutriente limitante.

(67)
(68)
(69)

Funciones y transformaciones que causan en

el medio ambiente

•Patógenas humanas y de animales.

•Interés industrial por su capacidad de producir antibióticos (género

Bacillus).

•Importancia agrícola al ser utilizadas como plaguicidas biológicos. •Algunas alteran los alimentos.

(70)

Localización

Observación de las esporas

Coloración de Shaefer y Fulton

Localización: Es útil como criterio taxonómico,

pueden estar en el medio terminales, deformantes

(71)

Observación de las esporas

(72)

¿Cuánto puede vivir una espora?

Los datos publicados sobre la longevidad de

las endosporas indican que pueden

permanecer viables durante varias décadas

y probablemente mucho tiempo más

según las condiciones a las que esté

sometida.

(73)

Protoplasto o

núcleo ("core", en inglés), con

la MIC de la espora

(membrana esporal interna). Pared de la espora

(= Germen de la pared de la

futura célula vegetativa).

Corteza o córtex, rodeado externamente de la

membrana esporal externa. Cubiertas.

Exosporio (no universal: las esporas de algunas especies carecen de él).

(74)
(75)

Protoplasto o Núcleo ( core)

Espora de Bacillus cereus http://www.shef.ac.uk/mbb/staff/moir-a

•Citoplasma muy deshidratado (10 -30%)

•contiene dipicolinato de calcio •Contiene el cromosoma, pocos ribosomas, ARNt, ARN polimerasa, mono y di nucleótidos pero no tri nucleótidos (no ATP).

•Carece de componentes inestables: ~No ARNm

~No enzimas biosintéticas

~No aminoácidos ni bases nitrogenadas ~No cofactores reducidos (NADH, CoA, etc.)

(76)

Protoplasto o Núcleo ( core)

El citoplasma está muy deshidratado con altas concentraciones de ion Ca++ (1-3% del peso seco de la espora), y de ácido dipicolínico

(DPA) (10% en peso); forman dipicolinato cálcico (DPC), una

sustancia exclusiva de las esporas bacterianas. Reserva de Ca++

(77)

Protoplasto o Núcleo ( core)

•-Gran cantidad de pequeñas

proteínas especiales, las pequeñas, ácidas, solubles (SASP) que

mantienen le pH más bajo que en la célula vegetativa.

-Durante la germinación se usarán

como fuente de C, E y AA.

-Acomplejan el ADN: protegen de

las radiaciones UV.

•-Fuente de energía: 3-fosfoglicerato→PEP

•pH es una unidad menor que el citoplasma de la cel. vegetativa

(78)

Pared de la espora

Se encuentra inmediatamente por encima de la membrana interna de la espora

Composición: a base de un PG similar al de la célula vegetativa, con sus característicos enlaces entre los tetrapétidos

Funciones: al germinar la espora, dará lugar a la pared celular de la nueva célula vegetativa, confiriéndole, mientras tanto, resistencia osmótica

(79)

Corteza o cortex

Al microscopio electrónico:. Es gruesa, transparente a electrones, láminas concéntricas Formado de un PG especial

30% del NAM tiene tetrapéptidos normales, pero el grado de entrecruzamiento es muy

bajo (6%).

15% del NAM tiene solo la L-ala inicial, en lugar de tetrapétido.

55% de una modificación del ácido murámico (lactama del ácido murámico), producida

por condensación del -COOH lactilo con el -NH2, para formar la lactama

correspondiente).Gran resistencia a la lizosima.

(80)

Corteza o cortex

Origen: a partir de la célula madre. •Tiene un bajo grado de

entrecruzamiento:

-Estructura más laxa, floja y flexible que el PG normal es capaz de

expandirse o contraerse. -Rápida autolísis durante la germinación.

La lactama del

murámico presenta

gran resistencia a la

lisozima.

(81)

Aspecto muy voluminoso, distinto según especies. Partes densas a los

electrones.

Formada de una o más

proteínas de tipo queratina, ricas en Cys y AA

hidrófobos.

Estructura insoluble e

impermeable que impide la entrada de numerosos

agentes químicos agresivos, incluyendo tóxicos

Cubiertas

Bacterial endospores. Panel A shows endospores from B. subtilis one of which is still retained within the rod shaped 'mother cell'. In B. subtilis, spores are approximately 1.2 μm in length and are ellipsoidal. Released spores have a clear protective shell known as the spore coat and is comprised of as many as 25 different protomeric components assembled into discrete layers. Panel B shows a typical SDS-PAGE (12.5%) fractionation of solubilised spore coat proteins revealing predominant species. Ricca and Cutting Journal of Nanobiotechnology2003

(82)

• Estructura membranosa transparente, a modo de saco delgado y flojo a base de proteínas, polisacáridos complejos y lípidos

• Muy resistente a enzimas proteolíticas

(83)

El proceso de esporulación.. Cuando???

Es el ultimo proceso que se desencadena en situación de

estrés de nutrientes

Posterior a otros procesos para obtener nutrientes o

competir en el suelo como por ej.

Síntesis de flagelo

Producción de exoenzimas

Síntesis de antibióticos

Competencia

Canivalismo

Esporulación

(84)

El proceso de esporulación

•Comienza cuando cesa el crecimiento exponencial.( 5-8 hs para B. subtilis) •Se desencadena por una limitación nutricional, un estado de inanición •El nutriente limitante que puede desencadenar la esporulación puede ser:

•La fuente de C, N o de P (GTP)

•Las fases se nombran con un número romano (I, II,....VII).

•Se suele indicar los límites de tiempo en los que transcurre la fase (ej: t2-t3 significa que la fase transcurre entre la 2ª y la 3ª hora)

(85)

•Los dos cromosomas se condensan formando un filamento. Filamento axial •Se inician dos tabiques, cada uno cerca de un polo (espículas de PC hacia el interior).

•Se degradan proteínas viejas y los aminoácidos se emplean en fabricar proteínas específicas de la esporulación.

•se forma el septo con una capa muy delgada de PG

La célula se encuentra en la etapa final de crecimiento exponencial y contiene dos cromosomas.

Fase 0

(86)

Fase II

•Se termina el septo acéntrico en uno de los polos (el otro septo no se

completa, aborta).

•Segregación de cromosomas Cada nucleoide queda en un: -Compartimiento pequeño, la prespora. 30%

-Compartimiento grande la célula madre.

•Sigue síntesis de antibióticos y exoenzimas (proteasas, amilasas, ribonucleasas, etc.).

(87)

•Formación del protoplasto de la espora debido a:

-Degradación selectiva del PG del septo

-La membrana citoplásmica de la célula madre va avanzando hacia el polo, envolviendo a la prespora¨” atrapamiento”

•Resultado: prespora posee dos

membranas, con polaridad opuesta. •La síntesis de proteínas sigue en la célula madre, pero se detiene en la prespora.

(88)

•Formación de la corteza: deposición de PG de la célula madre entre las dos membranas de la prespora.

Deposición del PG de la pared, procedente de la prespora. •La espora puede verse ya refráctil en fresco.

•Comienza síntesis de DPA y acumulación de Ca2+. •Comienza la síntesis del exosporio.

Hasta aquí el proceso se puede detener por el agregado de nutrientes

(89)

•Deposición de materiales de las cubiertas por fuera de la membrana externa de la espora.

•Continúa la acumulación de DPA, que secuestra iones Ca2+para formar el DPC en el protoplasto.

(90)

•Maduración de las cubiertas. •Citoplasma se hace más

homogéneo y denso a los electrones.

•Resistencia al calor y al cloroformo.

•Resistencia a las radiaciones UV.

•Resistencia a la lisozima.

•Maduración de prespora a endospora.

•Maduración de la corteza (PG especial, más laxo, con pocos entrecruzamientos).

(91)

•Autolisis de la célula madre y liberación de la espora. •El exosporio pierde agua y se pega a las cubiertas.

(92)

Propiedades de las endosporas

• Resistencia al calor. Es una consecuencia de los cambios que llevan a la deshidratación como medio de lograr la el estado de dormancia y baja tasa metabólica. Algunas resisten 120ºC

durante 15 minutos lo que condiciona los parámetros para esterilizar

• La tasa metabólica más baja

• Permite la supervivencia en ambientes desfavorables • DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas SAPS • Luego de la activación por stress, la disponibilidad de

nutrientes dispara la germinación y el crecimiento

• Dormancia. Gran inercia a los sustratos exógenos, la espora sólo perderá la dormancia cuando se haya activado para la germinación.

(93)

Deshidratación. Mecanismo:

~El DPA va entrando al protoplasto de la espora

~El Ca2+entra a la espora se forman quelatos de DPC.

~La corteza se queda sin cationes, las cargas negativas del PG cortical se repelen, la corteza se expande, se topa con las

cubiertas y hay extracción de agua del protoplasto.

~El protoplasto queda muy deshidratado, con componentes inmovilizados.

(94)

• Resistencia a los rayos UV:

~Absorción de UV por cubiertas. ~Presencia del DPC.

~Las proteínas SASPs forman complejos con el ADN.

~Por la deshidratación del protoplasto no se generan dímeros de pirimidina.

•Resistencia a los agentes químicos. Debida principalmente a la gran impermeabilidad de las cubiertas(grosor, composición a base de proteínas ricas en aminoácidos hidrófobos y con abundantes puentes disulfuro.

(95)

Fases:

•Preactivación •Activación •Germinación • Terminación

•Crecimiento ulterior (entrada en fase vegetativa)

(96)
(97)

Fenómenos bioquímicos asociados

a la esporulación

(98)

Producción de cuerpos o cristales paraesporales

Producidos en algunas especies: Bacillus

thuringiensis y B. popiliae.

•Cristales proteicos octaédricos (bipiramidales) formados en el esporangio durante la

esporulación.

•Agregación regular de subunidades de una glucoproteína de 120 kD en fase IV de

esporulación (proteínas Cry), en la célula madre

•Son poderosos insecticidas ecológicos, específicos frente a larvas de: coleópteros y dípteros.

• En agricultura plantas BT manipuladas genéticamente, que producen en sus tejidos proteínas Cry

(99)
(100)

Actúa como insecticida.

•Oruga ingiere materia vegetal con bacterias esporuladas que producen Cry.

•La proteína Cry se disuelve en el tracto digestivo. El pH alcalino provoca la proteolísis que activa a la toxina.

•La toxina altera la permeabilidad del epitelio intestinal, pasa a la hemolinfa lo que provoca la parálisis y muerte de la larva.

(101)

Producción de antibióticos

En la Fase II de la esporulación se produce la síntesis de sustancias antimicrobianas De naturaleza peptídica

Edeínas Péptidos lineales básicos que inhiben la síntesis de ADN Bacitracina Péptidos cíclicos que inhiben la síntesis del PG

Polimixinas Péptidos lineales que ´modifican la estructura y función de la Membrana

(102)

Exosporas

Son esporas externas, son resistentes sólo a calor y desecación y no contienen DPA. Podemos encontrar exoesporas en el género

Methylosinum (bacterias que oxidan metano) y Rhodomicrobium.

Estas bacterias forman esporas reproductivas por gemaciones sucesivas

al final de sus prostecas. Estas exosporas poseen una envuelta a base de

(103)

Actinomicetos-Streptomyces

Propiedades de las esporas de los estreptomicetos:

la pared celular de la espora es más gruesa que la de la célula vegetativa;

no hay cambio cualitativo en el peptidoglucano; no hay córtex ni cubiertas;

son muy hidrofóbicas

1 2

(104)

Se producen en algunas especies por

engrosamiento

de la pared celular de la célula vegetativa, por deposición de nuevos materiales sobre la MC (alginatos), al mismo tiempo que se acumulan materiales de reserva en el citoplasma (PHA). Poseen metabolismo endógeno y resisten el calor, la desecación y los agentes químicos más que la célula vegetativa (pero menos que las endosporas)

(105)
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•Microquistes de Mixobacterias, llamados mixosporas.

•Sus envolturas constan de una corteza, rodeada de cubiertas (interna y externa).

•Estas cubiertas se componen de una glucoproteína muy rica en polisacáridos.

Son resistentes al calor, desecación, A radiación UV

(107)

Heteroquistes y Acinetos

Son diferenciaciones que aparecen en Cianobacterias

Los heteroquistes son células especializadas en la fijación de N2 para proteger la nitrogenasa EVITAN difusión de O2

Engrosamiento de la pared celular, carencia de ficobilisomas y realizan fotofosforilación cíclica

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Acinetos

Formas de reposos que se originan a partir de la célula vegetativa por acumulación de Capas de polisacáridos por fuera de la pared celular y por formación de acúmulos en el citoplasma. Resisten a la desecación y a la congelación pero no al calor.

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