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




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APÉNDICES BACTERIANOS.

Estructuras que se proyectan por fuera de la pared. Se distinguen dos tipos:

  1. los implicados en la motilidad

  2. los implicados en la adherencia.


MOTILIDAD: flagelos y filamento axial (endoflagelo).

  1. flagelos: estructuras filamentosas de 12-15 μm de diámetro y 15micras de longitud. Formados por enrollamiento de monómeros de flagelina (cada vuelta son 8 monómeros) Es una estructura hueca, permite que las unidades de flagelina sintetizadas en citoplasma se desplacen por su interior y vaya creciendo en la punta (al revés que el pelo). Las bacterias pueden tener de uno a varias docenas de flagelos. Éstos están unido a la pared bacteriana a través del cuerpo basal.

  2. endoflagelo: presente sólo en un grupo bacteriano, las espiroquetas. Es muy similar al flagelo, pero con ciertas diferencias:

    1. no sale al exterior, atraviesa el espacio periplásmico de las espiroquetas.

    2. Su extremo distal está anclado en la pared bacteriana (y no por el cuerpo basal)

    3. Cuando el cuerpo basal gira, la bacteria gira sobre su eje, a modo de sacacorchos.

El endoflagelo permite movimientos en medios muy densos (mucosos) que no permitirían los flagelos (solo en espiroquetas).
Estructura del flagelo:

Los flagelos se unen a la bacteria por el cuerpo basal.

Las gram positivas tienen una parte curva recubierta por una estructura llamada gancho que une al flagelo a la bacteria. El gancho es una parte curva que permite el enlace entre el filamento flagelar con la superficie bacteriana. Si el gancho gira el flagelo gira como una hélice (estableciéndose un movimiento más amplio que si estuviese recto). El filamento del flagelo pasa por dentro del gancho y se continúa en el interior del bastón. El bastón atraviesa la pared y se encuentra fijado por anillos proteicos. En gram positivas, los anillos proteicos son dos: anillo M, situado en la membrana citoplasmática, y el anillo S, situado en el peptidoglicano. Los anillos L y P no existen en gram +.

En gram negativas hay 4 anillos para sujetar al flagelo para que al girar no se destruyan las capas. Los anillos implicados en la rotación del flagelo son M y S, que giran sobre sí mismos haciendo girar el bastón y, por tanto, el flagelo. Los otros anillos son meramente estructurales.

El flagelo está embebido en la cubierta celular y se extiende hasta la membrana citoplásmica. En la base del flagelo se encuentran las proteínas motoras que anclan el flagelo a la membrana y lo hacen girar a medida que regresan protones al citoplasma. Las prots de conexión controlan el sentido de rotación del flagelo en respuesta a agentes quimiotácticos.

Los anillos:

  • El anillo L se encuentra inmerso en la membrana externa.

  • El anillo P se encuentra entre mureína y la membrana externa.

  • El anillo S en el peptidoglicano.

  • El anillo M en la membrana citoplasmática.

  • Debajo están las proteínas motoras.

El motor de movimiento funciona por dos proteínas situadas en los anillos M y S:

  • En estado fosforilado, los anillos giran en sentido de las agujas del reloj y se oponen al sentido de giro de la espiral de flagelina; se contorsiona, y la bacteria se mueve libremente (movimientos al azar).

  • En estado no fosforilado, gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, favorece el apretamiento de la espiral y empuja la bacteria en movimiento de hélice y la dirige en una dirección definida

La presencia de una sustancia quimiotáctica hace que esté más tiempo desfosforilado que fosforilado, por lo que la bacteria se mueve libremente.
Las bacterias tienen distintos tipos de flagelación:

  1. flagelación polar: un flagelo en el extremo.

  2. flagelación bipolar: un flagelo en cada extremo.

  3. flagelación lofotrica: en penacho.

  4. flagelación anfitrica: grupos en penacho.

  5. flagelación peritrica: flagelos alrededor de la bacteria.


Motilidad bacteriana: las bacterias se mueven por quimiotaxis, hacia sustancias nutritivas y alejándose de sust nocivas. En ausencia de agentes quimiotácticos, una bacteria nada durante 1 seg , gira de forma aleatoria durante 0,1 seg y después nada otro segundo en el sentido en que se haya reorientado tras girar. Como el sentido que sigue después de girar se genera en forma aleatoria, no hay desplazamiento neto de la bacteria. En presencia de una agente quimiotáctico, la bacteria continúa alternando entre la natación y la rotación, pero nada por periodos más prolongados en dirección al quimioatrayente. Esto ocasiona que la bacteria presente un desplazamiento neto hacia el atrayente.
Los flagelos de las bacterias difieren de los que tienen las eucariotas. Los eucarióticos están formados por tiras de tubulina que siguen un patrón 9+2. El bacteriano es una hélice de unidades repetidas de flagelina. El flagelo no golpea n hace ondulaciones, más bien es una hélice rígida que gira como una hélice.
ADHERENCIA BACTERIANA: estructuras de 3 tipos:


  1. fimbrias: implicadas en adherencias a sustratos, lo que permite su colonización. Tienen un diámetro de 4-8 nm, y una longitud de 2-5 micras.

Puede haber varios centenares de fimbrias por bacteria. Son especialmente frecuentes en gram negativas y suelen acumular moléculas específicas llamadas adhesinas, que generalmente reconocen estructuras sacarídicas (esta adherencia es específica de azúcares e inhibida por azúcares).

Algunos tipos de fimbrias están directamente asociadas a su capacidad de producir infecciones urinarias. Un ejemplo, la E. Coli.

  1. curli: es un variante de las fimbrias que se agrupan en haces de 100 nm, con un diámetro de 2-4 nm y una longitud de 2-5 micras. Se observaron en E. Coli y salmonella. Se expresan fundamentalmente en la fase estacionaria del ciclo celular de la bacteria.

  2. pelos o pili sexuales: implicados en procesos de transferencia genética horizontal entre bacterias (conjugación bacteriana). Con un diámetro de 4-8 nm y una longitud de 2-6 micras, son de codificación plasmídica y están presentes mayoritariamente en bacterias gram negativas. Pueden aparecer entre 1-10 por bacteria.


PLÁSMIDOS:

Son fragmentos de material genético de extracromosomas (independientes de los genóforos). Son fragmentos circulares similares al cromosoma bacteriano pero de menor tamaño.

Constituyen un replicón independiente: es una molécula de ADN capaz de replicarse de forma independiente. Son estructuralmente distintos del origen de replicación del cromosoma bacteriano.

ORI C : de origen bacteriano, no presente en plásmidos.

ORI P: de origen plasmídico.

Que el plásmido se replique sin necesidad de que se replique el cromosoma conlleva que:

  • una bacteria puede tener un cromosoma y dos plásmidos y por tanto, puede transmitir uno de ellos. Los plásmidos codifican resistencias a antibióticos, toxinas, algunas fimbrias.. que se expande al resto de bacterias y aumenta su supervivencia.

  • Permite atacar a bacterias específicamente en la replicación del plásmido sin afectar a la flora bacteriana normal. Supone para nosotros una ventaja si conseguimos inhibir el plásmido, así si la célula se divide, la proporción de células portadoras de plásmido disminuye en la población.


GRÁNULOS CITOPLASMÁTICOS:

Son acúmulos de sustancias de reserva que están en el citoplasma. Pueden ser de carbono para la síntesis de sustancias orgánicas o de energía para el metabolismo.

  1. reservas de carbono (C): esta reserva se genera cuando hay bajo pH o pocos nutrientes en algunos casos. Se presentan como acúmulos de polihidroxibutírico (PHB) o como polímeros de glucosa (glucógeno, igual que en eucariotas animales, y almidón, como en vegetales)

  2. reserva de energía: se presenta como acúmulo de polifosfato (en gránulos de volutina). Los gránulos de volutina se caracterizan por ser metacromáticos (presentan un color distinto al del colorante añadido al añadir azul de metileno) La energía se consigue rompiendo los enlaces fosfato.


NO ME ENTERO MUY BIEN DE la PARTE qye sigue ahora, pero no es problema de apuntes….
ENDOSPORA BACTERIANA, ESPORULACIÓN:

Se trata de una forma de resistencia bacteriana que las bacterias utilizan cuando las condiciones son adversas. Es un almacén inerte de la información genética bacteriana. La endospora puede estar aislada de la bacteria, pero siempre se forma en el interior de células vivas (no es una estructura propiamente bacteriana).

Es la principal forma de resistencia de la bacteria. Cuando la célula productora se muere, ésta permanece. Cuando las condiciones son mejores, la endospora se reactiva y crea la nueva célula.

En general, no ayuda al funcionamiento de la bacteria sino que se hace para que sobreviva ante la falta de nutrientes, condiciones ambientales adversas… Al detectarlo, se inicia la esporulación; se genera en la célula madre, ésta se muere y libera la endospora al exterior; el proceso consiste en:

  1. replicación del genoma

  2. invaginación de la membrana citoplasmática

  3. se forman dos estructuras bacterianas

  4. una de las estructuras comienza una “fagocitosis” envuelve a la otra con su membrana

  5. se forma una preespora, rodeada de una doble membrana lipídica

  6. se produce una salida de agua y una entrada de dipicolinato cálcico (ácido dipicolínico), queda ADN casi sin agua y unido a dipicolinato y a ribosomas. Esto lo hace muy resistente a la desnaturalización térmica, al quelante…

  7. entre las dos membranas se forma una pared de mureína, sin tantos puentes cruzados (debido a la presencia de algunos enlaces de tipo lactánico que impiden la formación de los puentes cruzados), menos rígida que la de la célula vegetal.

  8. se forma la “cutícula proteica” constituida por quitina y exina, muy rica en aminoácidos apolares que hacen que la endospora sea muy impermeable. Ello le confiere cierta resistencia a la desecación.

  9. se libera la endospora conocida en este momento como “exospora”?, recubierta aún con restos de la célula.

  10. cuando recibe información de que las condiciones son buenas, la endospora capta agua, rompe la pared e inicia el ciclo de replicación (programa opuesto a la esporulación, que es la germinación), la endospora capta agua, se hincha, aumenta su tamaño, rompe la cutícula y la corteza, sintetiza mureína y entra en un nuevo ciclo.


Según Tania… No está mal, es la forma resumida!!

Se replica el ADN. La membrana se invagina y forma dos contenidos de ADN rodeados de membrana que son independientes pero con la misma pared. La membrana rodea solo a un ADN y se forma la preespora. Sale agua y entra dipicolinato y se forma la capa de mureína entre las dos membranas (la pared de la espora). A la pared de la espora se le llama corteza de la espora. Por encima se pone la cutícula o envoltura proteica con aa apolares que le da impermeabilidad. La célula muere y la espora permanece rodeada de una cubierta externa que proviene de los restos de la célula que murió (exospora). El dipicolinato cálcico estabiliza el ADN.

La endospora se constituye por ADN, dipicolinato cálcico, poco agua, membrana recubierta por mureína, por encima la cutícula proteica y luego el exosporio.


11/10/2007

FISIOLOGÍA BACTERIANA.

La bacteria tiene que mantener una estructura organizada y sintetizar biomasa, por lo que necesita aporte energético de su entorno, que utiliza en el metabolismo bacteriano y que le permite obtener más energía para sintetizar más biomasa.

El metabolismo bacteriano incluye el catabolismo (reacciones encaminadas a la obtención de energía) y anabolismo (reacciones encaminadas a la formación de moléculas). En microbiología, el metabolismo se divide en:

  • reacciones de mantenimiento= catabolismo

  • reacciones de biosíntesis= anabolismo.


Las reacciones de mantenimiento permiten la supervivencia de la célula y facilitan los compuestos necesarios para el crecimiento.. Son necesarias para la producción de energía y la obtención de poder reductor que ofrecen este tipo de procesos. Existen 12 metabolitos intermediarios que a través de las rutas metabólicas pueden formar toda la biomasa.
NUTRICIÓN BACTERIANA:

Se suelen clasificar por:

  • su necesidad

  • su utilidad

  • su cantidad


Por su utilidad se incluyen aquellos nutrientes de síntesis de metabolitos, producción de energía y para el mantenimiento del equilibrio osmótico.

Por su necesidad, tenemos:

  • Obligados: son obligados a tomar en el entorno.

  • Facultativos: sólo se toman del entorno si no los tiene de por si.

Por su cantidad también existen 2 tipos:

  • Macronutrientes: necesarios en grandes cantidades.

  • Micronutrientes: necesarios en pequeñas cantidades.


NUTRICIÓN BACTERIANA:

Las bacterias necesitan energía y carbonos para la síntesis de biomasa. Según las fuentes de cada componente las bacterias se clasifican en:

  1. Según su fuente de energía en:

    1. Fototrofa: tienen la luz como fuente de energía, suelen ser bacterias con poca importancia como agentes patógenos.

    2. Quimiotrofa: obtienen energía mediante reacciones de oxidación. Se subdivide en:

      1. Litotrofa; si oxidan material inorgánico.

      2. Organotrofa: si oxidan material orgánico.De mayor importancia.

  2. Según su fuente de carbono:

    1. Autotrofa: fijan carbono inorgánico, CO2, y lo añaden a moléculas fotosintéticas. No importantes.

    2. Heterotrofas: usan como fuente de carbono materia orgánica preformada. Importantes.

  3. Se requiere un aceptor final de los electrones. Según esto se clasifican en:

    1. Aerobio: el aceptor final es el oxígeno. Su metabolismo es siempre respiratorio.

    2. Anaerobio: cuando el aceptor final es cualquier otra molécula distinta del oxígeno. Su metabolismo puede ser respiratorio o fermentativo.

TIPOS DE TRANSPORTE:

Los nutrientes se encuentran fuera de la célula y su medio interno está aislado. Necesita sistemas de transporte para interiorizarlos, estos sistemas se clasifican según su consumo en dos grandes familias:

  1. transporte pasivo, sin consumo de energía: sólo funcionan a favor de gradiente. También se conoce como difusión, puede ser de dos tipos:

    1. simple: moléculas solubles en la membrana que son capaces de atravesarla: O2, CO2, glicerol, agua.. No necesitan moléculas transportadoras, por lo que sus mecanismos de transporte no son saturables; la velocidad de la difusión dependerá del gradiente.

    2. Difusión facilitada: a través de permeasas que permiten atravesar la membrana sin consumo de energía, es saturable por requerir moléculas de transporte.

  2. transporte activo, con consumo de energía: el transporte se puede realizar en contra de gradiente, puede ser:
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