Rama de la biología que se ocupa del estudio de los microorganismos, sus actividades y sus relaciones con el entorno




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Fimbrias: numerosas y cortas.

  • Flagelos: más grandes y largos; insertados por el cuerpo basal.


    MEMBRANA CITOPLASMÁTICA:

    Bicapa lipídica formada por lípidos anfipáticos y bipolares con 8nm de espesor y que aísla el interior del exterior. Tiene 20-35% de lípidos para impermeabilizar, aislar osmóticamente. Tiene un 50-70% de proteínas para: transporte de nutrientes (permeasas), tiene enzimas de biosíntesis de componentes de pared y membrana, también enzimas de replicación del ADN. Contiene también proteínas implicadas en los sistemas de secreción (de desecho, exoenzimas, toxinas…) También receptores quimiotácticos que reaccionan a la composición química del ambiente bacteriano para alejarse de sustancias tóxicas, acercarse a los nutrientes, adaptar su funcionamiento a la población…

    Contiene también las proteínas de la cadena del transporte electrónico para generar un ambiente protónico, una fuerza electromotriz.

    Mesosomas: son acúmulos proteicos. Pueden ser:

    • septales: en replicación de ADN (en el medio)

    • laterales: secreción. En otras situaciones (polos)


    PARED BACTERIANA:

    Es esterna a la membrana plasmática. Da forma y rigidez a la bacteria. Formada por mureína o peptidoglicano. Estructura rígida, externa a la membrana que confiere fuerza y rigidez. Las bacterias están sometidas a cambios de presiones osmóticos y a veces, demasiado elevados y ello supone la posibilidad de “estallar”. La pared tiene poros que regulan el paso de moléculas hacia la membrana por eso, a veces plantea una primera barrera de permeabilidad.

    Mureína: contiene algunos aminoácidos-D que no existen en la biología en general. Tal estructura permite que se compriman. Hay varias capas de mureína superpuestas para ofrecer mayor resistencia. Ésta se forma a través del establecimiento de un enlace entre el carboxilo Terminal de la D-alanina y un grupo amino del 3º aminoácido.

    Esta estructura es común a todas las paredes bacterianas aunque no todas son iguales. Con técnicas de gram se ve que hay dos tipos (gram positivas = azules; gram negativas = rosas) Esta diferencia de tinción es debida a la diferencia estructural de la pared.

    Bioquímicamente, la mureína está formada por N-acetilmuránico y N-acetilglucosamina unidos por enlaces β-glucano. Además tiene un tetrapéptido (el cuarto es siempre una alanina), estos aminoácidos suelen ser: L-ala, D-glucosamina, 3-aa, D-alanina. Su función principal es la resistencia a las presiones osmóticas.

    GRAM POSITIVAS Y GRAM NEGATIVAS:

    En gram negativa: posee membrana y membrana lipídica que conforma la membrana externa. Entre las dos hay otra capa de peptidoglicano, introducido en el gel periplásmico.

    En gram positivo: hay membrana y capa de peptidoglicano (numerosas capas, hasta 40-50 nm de espesor, las capas permanecen unidas por puentes cruzados entre los tetrapéptidos) El puente incluye un número variable de aa que permite alargar la cadena, se trata del puente peptídico indirecto.
    La pared gram positiva presenta ácidos teicoicos y lipoteicoicos que se unen a la membrana citoplasmática y penetran en la pared (glicerolfostato). Los ácidos teicoicos (ya sea ribitol fosfato o glicerol fosfato) se pueden unir covalentemente a moléculas de mureína (a la alanina). Los ácidos lipoteicoicos (son glicerolteicoicos) se unen a la membrana y fijan la pared, uniéndose a los fosfolípidos de la membrana mediante uniones de tipo hidrofóbico.

    Tanto los ácidos teicoicos como lipoteicoicos salen a la superficie y actúan de antígenos de las bacterias. Las gram + tienen entre 40 y 50 capas de peptidoglucano unidas entre sí por puentes peptídicos. Estos puentes pueden ser cruzados ( mas de 3 aa) , cuando son cruzados los aa nunca serán aromatizados.
    En las gram negativas, existe una membrana externa y espacio llamado periplasma que está lleno de gel periplásmico y que contiene algunos polímeros de peptidoglicano, moléculas de mureína libre, digosacáridos derivados de la membrana y proteínas con funciones diversas (proteínas transportadoras, enzimas detoxificantes…)

    En la pared de las gram negativas, las capas de mureína son bastante abundantes (de 4-5) por lo que no necesitan cadena indirecta de aminoácidos. Tienen puente directo entre la alanina y el tercer aminoácido. El puente es el ácido diaminopimérico (DAP). La densidad de puentes cruzados es menor que en las gram positivas.

    En el espacio periplásmico (entre la membrana citoplasmática y la capa de peptidoglicano) hay densidad alta de moléculas de mureína y puentes cruzadas, proteínas de detoxicación, enzimas de síntesis… En este espacio también están las lipoproteínas de Brown, unidas directamente al peptidoglicano, éstas se pueden insertar en la parte interna de la membrana externa.

    Por encima de gel está la membrana externa celular: bicapa lipídica. Su capa externa es rica en lipopolisacáridos (LPS) con tres partes:

    • la más interna: molécula central apolar que se inserta en la membrana citoplasmática = lípido A.

    • molécula central de heptosas = core, sac, R, centro, sacárico central.

    • La más externa: unido a este centro hay oligosacáridos O que contienen azúcares como la manosa. Es el principal agente de especie de las gram negativas.

    También hay proteínas en el gel periplásmico, son las lipoproteínas de Brown que se unen covalentemente a la mureína y a la membrana por su parte interna fijándola.

    UNIONES DE BAYER: la cara interna de membrana externa se puede unir a la capa externa e membrana citoplasmática y formar puentes.

    También tiene painas: proteínas que forman agujeros para el paso de sustancias de bajo peso molecular (bajo PM). A veces están asociados a la membrana de Bayer.

    La membrana lipídica confiere impermeabilidad hacia las sustancias hidrofílicas. La pared gram – es más impermeable que la gram +. La membrana externa tiene porinas que le dan permeabilidad. La permeabilidad de la gram – depende del límite de exclusión de las porinas y del número de porinas.
    MICROBIOLOGÍA DIA 10/X/2007

    PARED BACTERIANA: GRAM POSITIVA versus GRAM NEGATIVA

    En gram positiva:

    1. mureína gruesa (al menos 30 capas superpuestas pudiendo llegar hasta las 200, y supone del 40-80% de peso total de la pared)

    2. no tiene membrana lipídica externa (carecen en general de lípidos y proteínas propiamente dichas; en algunos casos como la Corynebacterium diphtheriae, Mycobacterium tuberculosis y Nocardia asteroides, la pared celular contiene ácidos grasos de cadena larga)

    3. enlace peptídico indirecto y abundante.

    4. 3º aminoácido variable pero aminado

    5. peptidoglicano + AT (ácidos teitoicos) + ALT (ácidos lipoteicoicos) + no lipopolisacáridos (LPS).

    6. cuando se trata con lisozima, en medio isotónico (para evitar explosión), ésta actúa sobre el peptidoglicano y acaba rompiendo la pared. La bacteria queda sin pared y adquiere forma más o menos esférica; se denomina a esta forma como PROTOPLASTO.


    ***enlace indirecto: en gram positivas, los puentes cruzados entre capas extremas no son fáciles de reproducir , entonces se añade una cadena media entre los tetrapéptidos que cuelgan de las capas para darle estabilidad a la estructura. Es decir, se hace necesaria una cadena de aa supletoria porque si no los tetrapéptidos de las dos mureínas están demasiado lejos y no forman enlaces. Esta cadena es variable. En el caso de las gram - no

    ***AT: los ácidos teicoicos son polímeros hidrosolubles de fosfatos de poliol. Se tratan de antígenos de superficie comunes y que funcionan como estructuras de unión a otras bacterias, así como a receptores específicos en las superficies de las células de los mamíferos. Así, los ácidos teicoicos constituyen factores importantes para la virulencia.

    En gram negativa:

    1. capa de mureína fina

    2. con membrana lipídica externa

    3. enlace peptídico directo y escaso

    4. 3º aminoácido variable, aunque frecuentemente se presenta como DAP.

    5. no presenta AT, ni ALT. En la membrana lipídica externa presenta lipopolisacáridos (LPS)

    6. los lisozimas no atacan al peptidoglicano debido a la presencia de la membrana lipídica externa. Como resultado, quedan segmentos de pared rodeando la bacteria, ésta adopta una forma no esférica y se conoce como ESFEROPLASTO.


    PARED ÁCIDO ALCOHOL RESISTENTE (se comporta casi como cera)

    La presentan las Mycobacterium y algunas del género Nocardia. Se trata de una variación de la gram positiva: es una capa de peptidoglicano sobre la membrana citoplasmática, tiene más puentes cruzados que la negativa pero de ella salen cadenas de arabimegalactano y arabinoganano?? o arabinogalactano y lipoarabinomanosa?? (polímeros de araminosa y galactosa). Sobre ellos se unen ácidos micólicos (ácidos polihidroxilados de cadena larga). Por encima de éstos se unen óxidos lipídicos.

    Sus características más importantes son:

    1. son difíciles de teñir

    2. los nutrientes atraviesan con dificultad la pared

    3. son bacterias de crecimiento lento. En un cultivo para diagnóstico, para dar una prueba como negativa, es necesario esperar al menos entre 7-10 días.

    4. presentan elevado grado de resistencia natural a los antibióticos debido a su impermeabilidad y a su lento metabolismo.

    En general, de lo más externo a lo más interno están: lípidos, ácidos micólicos, polímeros de araminosa y galactosa y la mureína.

    ****la membrana citoplasmática no forma parte de la pared!!!!!!

    RIBOSOMAS

    Partículas submicroscópicas de 20 nm de diâmetro. Compuestos por 2 subunidades: 50s y 30s. Ambas subunidades están formadas por ARN y proteínas.

    Subunidad 50s (grande): ARN 23s + ARN 5s + 32 proteínas.

    Subunidad 30s (pequena): ARN 16s + 23 proteínas.
    *** El 16s ARN se usa en técnicas de detección de material genético, como control positivo de la existencia de bacterias. Su secuencia es un factor importante para considerar la semejanza filogenética entre bacterias.
    Los ribosomas se encargan de la síntesis de proteínas. La mayoría se encuentran en forma de polirribosomas en número de 4 a 10, unidos a moléculas de ARNm. Esto es posible debido a que el ARN bacteriano es policistrónico, es decir, tiene varios puntos de inicio de síntesis.

    Los ribosomas son muy abundantes (puede haber hasta 20000, lo que supone un 30-40% del peso seco bacteriano. Si no están asociadas a polirribosomas (y ejerciendo función asociados a ARNm) las subunidades se hallan disociadas.
    COMPOSICIÓN DEL NUCLEOIDE/ ADN BACTERIANO.

    Se encuentra como una estructura más o menos diferenciada: el nucleoide o nucleosoma bacteriano. Está formado por ADN, ARN y proteínas. El nucleoide bacteriano ocupa un del total celular.

    1. ADN (60%)

      1. Formado por unos 5 millones de pares de bases (1-1,5 mm de material)

      2. Codifica unos 4000 genes aproximadamente.

      3. Para que sea compacto, existen proteínas que fijan el ADN en 40-50 lazos comprimidos (superenrollado)

      4. No tiene nucleosomas, por lo que está siempre disponible para el inicio de la transcripción.

    2. ARN (30%)

      1. Compuesto por ARNr, ARNt y ARNm recién sintetizado o en proceso de síntesis.

    3. PROTEÍNAS (10%)

      1. En general, proteínas relacionadas con la función del nucleoide:

        1. ARNpolimerasa, encargada de la transcripción del ADN.

        2. Proteínas estructurales, como la HU (encargada en la formación de lazos, son prot similares a histonas), girasas..

        3. Proteínas reguladoras de la expresión génica.

    ***el ADN procariota no está tan enrollado como el eucariota, por eso no llega a formar nunca estructuras de nucleosomas; en bacterias es más sencillo.
    El nucleoide es una estructura libre de ribosomas. Su centro está formado por ADN de doble cadena, en la periferia hay muchas proteínas y ADN desenrollado, abierto (ADN que se está expresando) Es decir, el genóforo tiene una parte en desarrollo, que se está expresando.

    El nucleoide está anclado en la membrana celular. El ADN se una a la membrana en unas estructuras llamados MESOSOMAS (invaginaciones de la membrana de formas variables en bacterias gram positivas y ovaladas o laceroadas en gram negativas) los mesosomas son especializaciones de la membrana, pero siguen siendo una parte de la membrana. Algunos autores los consideran artefactos debido a que, cuando se elimina la pared, los mesosomas no se ven.

    Los mesosomas pueden ser de 2 tipos:

    1. Mesosomas septales: unen ADN en procesos de división celular, favoreciendo la separación de los cromosomas hijos y favoreciendo la separación del septum de las dos células.

    2. Mesosomas transversales: implicados en mecanismos de secreción celular.


    GLUCOCALIX.

    Cubierta de naturaleza polisacárida de secreción y con estructura definida y fija a la pared. Hay una excepción conocida, el género bacillus cuya cubierta es polipeptídica, por eso se conoce como proteocalix.

    Se trata, pues, de un conjunto de polisacáridos que la bacteria expresa por fuera de la pared; los hidratos de carbono se unen a la superficie externa y constituyen un componente integral de la pared celular. Puede ser:

    1. Estructura fija y covalentemente unida a la pared, conocida como cápsula bacteriana. La cápsula tiene diversas funciones:

      1. Adherencia

      2. Protección de la bacteria en todos los aspectos, en su entorno físico y biológico.

      3. Principal agente protector de la fagocitosis.

    Las bacterias sin cápsula son sensibles a la desecación. De hecho, en el caso de los estreptococos pneumoniae, sólo los portadores de cápsula resultan letales. Por ejemplo, la Neisseria de la meningitis se transmite por aire porque tiene cápsula. La bacteria de la gonorrea no la tiene, y por tanto es incapaz de transmitirse por aire.



    1. LIMO: estructura amorfa y no fija. Formada por polisacáridos no unidos a la pared de forma covalente. Se puede unir pero por fuerzas hidrofóbicas, electrostáticas o por contactos ligando-receptor. Funciones:

      1. Permite la adhesión a sustratos no biológicos, formando una masa pegajosa mediante la que se une a minerales… ocurre en la caries.

      2. Desplazamiento de bacterias por gradiente: van produciendo azúcar y éste las empuja.

    LÁMINA S.

    Algunos autores la consideran como un subtipo de glucocalix. Se trata de una estructura que está por encima de la pared, independientemente de si hay cápsula o no. Se la considera la envoltura última más externa.

    Está formada como un agregamiento proteico cristalino que cubre la pared bacteriana. Esta capa se sitúa por encima de la mureína en las gram+ (en las + es una estructura más constante) y por encima de la membrana externa en las gram -. Podría compararse a la lámina externa de las gram (-). Presenta 3 funciones principales:

    1. Protege de la acción de agentes externos.

    2. Puede actuar como factor de virulencia.

    3. Puede controlar la permeabilidad (actúa como filtro)

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