MODELOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR
CÉLULA CÉLULA PROCARIÓTICA PROCARIÓTICA
Estreptococos
REINO MONERAS
VIBROS
ESPIRILOS
BACILOS
COMPONENTES DE LA CÉLULA PROCARIÓTICA. ENVOLTURAS CELULARES
COMPOSICIÓN, COMPOSICIÓN,ESTRUCTURA ESTRUCTURAYYFUNCIÓN FUNCIÓNDE DELA LAMEMBRANA MEMBRANA PLASMÁTICA (MESOSOMAS) PLASMÁTICA (MESOSOMAS)
MEMBRANA MEMBRANA PLASMÁTICA PLASMÁTICA
La membrana de las bacterias es una fina estructura de 8nm de espesor que rodea la célula, separándola del entorno y actuando como una barrera selectiva que permite la concentración de ciertos metabolitos en el interior de la célula y la excreción de sustancias de desecho. Las bacterias gram – presentan un sistema de doble membrana (interna y externa) con estructura y función diferentes. – La membrana interna es similar a la membrana plasmática de las células eucariotas, aunque en ocasiones se repliega hacia el citoplasma y origina unas estructuras membranosas denominadas mesosomas. Tanto en la membrana interna como en los mesosomas se localizan diversos sistemas enzimáticos responsables de importantes funciones celulares, como el control del intercambio de sustancias (permeabilidad selectiva), el transporte de electrones (mediante conjunto de transportadores de la cadena respiratoria y de la fosforilación oxidativa) y la síntesis de ADN y de diferentes componentes de la membranas, la pared y la cápsula bacterianas. – La membrana externa contiene moléculas de lipopolisacáridos (LPS) compuesto que no existe en ningún otro organismo y que es el responsable de la resistencia a varios agentes bactericidas. Las bacterias Gram + carecen de membrana externa, y por tanto son más vulnerables al ataque de determinadas sustancias químicas.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA DE PROCARIOTAS Constituye una fina capa de unos 8 mm de espesor: mantiene la integridad celular y es altamente selectiva. ESTRUCTURA
Diferencias con la de eucariotas • No tiene esteroles como el colesterol.
BICAPA LIPÍDICA Proteína
Fosfolípidos
• El porcentaje de los distintos tipos de fosfolípidos es diferente. • Algunas bacterias como las arqueas tienen unidades de isopreno en lugar de ácidos grasos.
Fosfolípidos
• En algunas arqueas las cadenas hidrofóbicas de cada lado se unen covalentemente entre sí formando una monocapa.
La estructura de monocapa es más estable y resistente en ambientes con temperaturas elevadas.
MONOCAPA LIPÍDICA
MEMBRANAS ESPECIALIZADAS DE LOS PROCARIONTES. MEMBRANA RESPIRATORIA MEMBRANA TILACOIDEAS
MEMBRANAS ESPECIALIZADAS DE LOS PROCARIOTAS
Las invaginaciones de la membrana plasmática, que pueden considerarse precursoras de las crestas mitocondriales, participan en la respiración celular en algunos procariotas aerobios (MET) Los procariotas que realizan fotosíntesis y se denominan cianobacterias tienen membranas tilacoideas bastante similares a las de los cloroplastos.
LE 27-7
1 Âľm
0.2 Âľm
Respiratory membrane
Thylakoid membranes Aerobic prokaryote
Photosynthetic prokaryote
ENVOLTURAS CELULARES: COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA PARED BACTERIANA
GRAM GRAM ++ GRAM GRAM --
PARED BACTERIANA
Es la envoltura responsable de la forma y rigidez de la célula que, además, la protege de una rotura osmótica en medios acuosos. Los componentes fundamentales de la pared son los peptidoglicanos[1] o mureínas, que forman alrededor de la bacteria un retículo delgado y rígido que es el encargado de protegerla de los cambios de presión osmótica. Además, según pertenezcan al grupo de las Gram – o a las Gram +, contienen otros elementos diferentes:
[1] Armazón de naturaleza polisacárida, en el que las largas cadenas originadas por la repetición de unidades alternantes de N-acetil-glucosamina y N-acetil-murámico se unen y entretejen mediante enlaces peptídicos.
TINCIÓN DE GRAM
La pared celular de procariotas
FUNCIONES:
1) Mantiene la forma de la bacteria frente a variaciones de presión osmótica.
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
2) Regula el paso de iones
Peptidoglucano o mureína, formado por N-acetilglucosamina, ácido N-acetilmurámico y un tetrapéptido. Exclusivo de Bacteria.
3) Una vez formada, resiste a la acción de antibióticos
TIPOS DE PARED: GRAM NEGATIVAS
GRAM POSITIVAS Ácido lipoteicoico
Ácido teicoico
LPS
Membrana plasmática
Lípido A
Peptidoglucano
Membrana plasmática
Pared celular
Peptidoglucano
Pared celular
Porina
PARED CELULAR
En En las las bacterias bacterias Gram Gram ++ el el peptidoglicano peptidoglicano representa representa hasta hasta el el 90% 90% de de la la pared pared yy forma forma una una red red que que origina varias capas origina varias capas superpuestas, superpuestas, yy que que por por la parte externa enlaza la parte externa enlaza con con proteínas, proteínas, polisacáridos polisacáridos yy moléculas moléculas derivadas derivadas de de los ácidos teicoicos Los los ácidos teicoicos Los ácidos ácidos teicoicos teicoicos son son polímeros polímeros de de un un polialcohol (glicerol polialcohol (glicerol oo ribitol). ribitol).
PARED CELULAR
En Enlas lasbacterias bacteriasGram Gram––elel peptidoglicano, peptidoglicano,que que constituye constituyetan tansólo sóloel el10% 10%de de la pared, forma una red que la pared, forma una red que se sedispone disponeen enuna unasola solacapa capa delgada, comprendida entre delgada, comprendida entre dos dosmembranas, membranas,una unainterna interna yyotra externa, a la que otra externa, a la quese se une unecovalentemente covalentemente mediante medianteun unconjunto conjuntode de proteínas del espacio proteínas del espacio periplasmático periplasmáticoooperiplasma. periplasma.
CÁPSULA BACTERIANA
En la mayoría de las bacterias, ya sean Gram – o +, se forma en la parte externa de la pared una capa viscosa y pegajosa denominada glucocálix o cápsula, compuesta por sustancias glucídicas, entre las que destacan diversos ácidos urónicos, Nacetil-glucosamina, manosa, fucosa y otros azúcares menos habituales. Esta envoltura, que puede ser gruesa o delgada, protege de la desecación del ataque de los anticuerpos del hospedador y, debido a su naturaleza resbaladiza, de la fagocitosis por los leucocitos, lo que aumenta la virulencia de las bacterias encapsuladas.
LE 27-4
200 nm
Capsule
CÁPSULA BACTERIANA La cápsula de polisacáridos que rodea a esta bacteria Streptococcus permite que el procariota patógeno se adhiera a las células que cubren el tracto respiratorio humano; es esta imagen, una célula de la amígdala.
Flagelos, pili bacterianos y fimbrias
FLAGELOS FLAGELOS
COMPONENTES DE LA CÉLULA PROCARIOTA Su molécula de ADN bicatenario (cromosoma bacteriano) se encuentra en el citoplasma formando el nucleoide. CARECEN DE VERDADERO NÚCLEO
Estructura de un flagelo bacteriano Membrana plasmática
ESTRUCTURAS RIBOSOMAS INCLUSIONES CITOPLÁSMICAS
Pared bacteriana
Disco interno
Peptidoglucano Disco interno
PARED CELULAR
Codo
MEMBRANA PLASMÁTICA CON MESOSOMAS
Filamento de flagelina
CÁPSULA O GLUCOCÁLIZ FLAGELOS BACTERIANOS (locomoción) FIMBRIAS Y PILI
(tallo)
Disco externo Disco externo
Fimbrias en E. Coli Flagelo de V. cholerae
FLAGELO
Flagelo, muchas bacterias pueden moverse y alcanzar distintas zonas de su reducido entorno. Formados por fibrillas proteicas compuestas por subunidades de una proteína llamada flagelina; cada flagelo posee entre 3 y 11 fibrillas trenzadas helicoidalmente, como en una cuerda, que forman la parte denominada filamento. En la base del flagelo existe una región más ancha, el codo o gancho, que se une a su vez al corpúsculo basal, que es la parte motora y la que ensambla al flagelo en el citoplasma por debajo de la membrana plasmática. La disposición de los flagelos difiere según las especies bacterianas. Algunas poseen un solo flagelo en posición apical: disposición monotríca. Otras presentan un penacho en un extremo de la célula; disposición lofotrica. En otras especies, los flagelos no están localizados sino que salen de muchos lugares de la superficie celular: disposición peritrica.
DISPOSICIÓN DE DE LOS LOS FLAGELOS FLAGELOS DISPOSICIÓN
La disposición de los flagelos difiere según las especies bacterianas. Algunas poseen un solo flagelo en posición apical: disposición monotríca. Otras presentan un penacho en un extremo de la célula; disposición lofotrica. En otras especies, los flagelos no están localizados sino que salen de muchos lugares de la superficie celular: disposición peritrica.
LE 27-6
Flagelo
Filamento 50 nm Pared celular
Gancho
CorpĂşsculo basal
Membrana plasmĂĄtica
FLAGELO DE LOS PROCARIOTAS
El motor del flagelo de los procariotas es el aparato basal, compuesto de un sistema de anillos incluidos en la pared celular y la membrana plasmática (MET). Las bombas activadas por ATP transportan los protones fuera de la célula y la difusión de regreso de los protones hacia el interior de la célula da energía al aparato basal, que hace girar un gancho curvado. El gancho está unido a un filamento compuesto de cadenas de flagelina, una proteína globular (este diagrama muestra las estructuras flagelares características de las bacterias gramnegativas)
FIMBRIAS
LE 27-5
Fimbriae 200 nm
FIMBRIAS –
–
Fimbrias, son extensiones de la pared celular que presentan algunas bacterias. Su estructura es análoga a la de los flagelos pero no están relacionados con la motilidad. Son mucho más cortos y finos y no muestran la forma ondulada típica del flagelo bacteriano. Están formados por subunidades proteicas que se disponen formando un helicoide que deja en el centro un hueco tubular.
PELO SEXUAL
No todos los organismos presentan pelos, y la capacidad de producirlos es hereditaria. Hay varios tipos de pelos relacionados con diversas funciones; en unos casos, capacitan a la bacteria para sujetarse a determinadas superficies, en otros representa una vía de penetración de virus bacteriófagos o también de intercambio de moléculas con el exterior. Existe un tipo interesante de pelo, de mayor tamaño que los demás pelos pero sin llegar a las dimensiones de los flagelos, que se denomina pelo sexual relacionado con el proceso de conjugación bacteriana. TEMA 6. CICLO CELULAR APARTADO 21 LA PARASEXUALIDAD EN LAS BACTERIAS COMO MECANISMO DE INTERCAMBIO GENÉTICO.
CITOPLASMA: CITOSOL O HIALOPLASMA Y MORFOPLASMA
ESTRUCTURAS CITOPLASMÁTICAS: RIBOSOMAS, INCLUSIONES, VESÍCULAS Y PLÁSMIDOS
CITOPLASMA –
–
–
Es una matriz compuesta fundamentalmente de agua y proteínas en la que tienen lugar la mayor parte de las reacciones vitales para la célula. El citoplasma de todas las bacterias contiene. Los ribosomas son pequeños corpúsculos semejante a los de los eucariotas, aunque de menor tamaño (ribosomas 70S) compuestos por una subunidad pequeña de 30S y otra mayor de 50S. Se encuentran dispersos en el citoplasma bacteriano, aislados o asociados a cadenas de ARNm formando polirribosomas. Son los encargados de la síntesis de proteínas. Las inclusiones son una gran variedad de granulaciones que, generalmente, constituyen un depósito de sustancias de reserva, como granos de volutina (acúmulo de polifosfatos), gotas lipídicas (triglicéridos), polisacáridos (almidón y glucógeno).Inusualmente, algunas bacterias acuáticas producen magnetosomas que contienen cadenas de 5 a 40 partículas cristalinas de magnetita, lo que les permite orientarse en los campos magnéticos. Estos organismos presentan un movimiento dirigido según las líneas del campo magnético que se denomina magnetotaxis.
NUCLEOIDE
NUCLEOIDE NUCLEOIDE ––
Laregión regiónnuclear nuclearoo nucleoide nucleoide es esuna unazona zona La interna,menos menosdensa densaque queel elcitoplasma citoplasma interna, circundanteque quecontiene contieneel elcromosoma cromosoma circundante bacteriano, formado formadopor por una unadoble doble hélice hélicede de ADN ADN bacteriano, circular asociado asociadoaaciertas ciertasproteínas proteínas no no circular histonas.Algunas Algunasbacterias bacteriascontienen contienen moléculas moléculas histonas. deADN ADNcircular circular más máspequeñas pequeñasportadoras portadorasde de de genesno noesenciales esenciales denominadas denominadas plásmidos plásmidos genes quecodifican codificanpara parafunciones funciones especiales especialescomo como la la que pigmentaciónoola laresistencia resistencia aalos los antibióticos. antibióticos. pigmentación
Bacterias: ADN bicatenario circular Mantiene y conserva la informaci贸n gen茅tica y dirige el funcionamiento del metabolismo bacteriano
Se suele unir a mesosomas Tambi茅n puede haber plasmidos El ADN se dispone en la regi贸n llamada nucleoide
LE 27-8
Chromosome
1 Âľm