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BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS
Ciclo Escolar 12-13B
TEMA 2. ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA
CÉLULA PROCARIOTA
Mónica Marcela Galicia Jiménez
BIOLOGÍA DE PROCARIOTAS
Ciclo Escolar 12-13B
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MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
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Estructura
•Fosfolípidos
La composición y proporción concretas de los distintos tipos de lípidos son variables
entredistintas cepas bacterianas, y dentro de cada cepa, en función de las condiciones de
cultivo (temperatura, pH, etc.).
•Proteínas (receptoras, transportadoras)
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Función
•
•
•
•
•
•
•
•
Barrera osmótica
Es el límite metabólicamente activo de la célula
Sistemas de transporte
En procesos bioenergéticos (fotosíntesis,
respiración)
Participa en la biosíntesis de componentes de
membrana, de pared y de cápsulas
En la secreción de proteínas
Generación de fuerza proto-motriz
Ancla de Proteínas
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En procesos bioenergéticos (fotosíntesis, respiración)
Contiene todos los componentes requeridos para la transducción de energía y
la producción de ATP, por procesos respiratorios. En el caso de una bacteria
quimiotrofa, esto incluye:
•deshidrogenasas
•cadenas de transporte de electrones (con quinonas, citocromos, etc.)
•ATP-asas (ATP sintasas/hidrolasas)
•algunas bacterias fotosintéticas (de las Anoxifotobacterias) también incluyen
este tipo de componentes en la membrana citoplásmica.
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Participa en la biosíntesis de componentes de membrana, de
pared y de cápsulas
La membrana alberga transportadores (como el undecaprenil-P) y
enzimas relacionados con fases de la biosíntesis de polisacáridos de la
cápsula, peptidoglucano, ácidos teicoicos y teicurónicos y
lipopolisacárido. Igualmente en ella se localizan los enzimas implicados
en la síntesis de los lípidos de la propia membrana.
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Barrera osmótica
En la secreción de proteínas
Mantiene la constancia del medio interno (impidiendo la salida de iones,
metabolitos y macromoléculas), pero simultáneamente permite o
promueve activamente la entrada de nutrientes y la salida de los
productos de desecho. Esta función de transporte es la que ocupará la
siguiente sección.
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Tradicionalmente se viene considerando tres
métodos principales de transporte de sustancias a
través de la membrana:
transporte pasivo inespecífico (difusión
simple)
transporte pasivo específico (difusión
facilitada)
transporte activo.
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EUCARIOTAS
• Poseen Esteroles (células animales)
• Fosfolípidos (enlaces éster)
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PROCARIOTAS
• Carecen de esteroles
• Compuestas de hopanoides (triterpenoides,
pentacíclicos)
• Las bacterias pueden modificar la proporción
entre ácidos grasos insaturados y saturados, con
objeto de mantener un estado de fluidez
adecuado en la membrana, como adaptación a
cambios de temperatura
• Fosfolípidos (enlaces éster)
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ARCHAEAS
• Algunas poseen esteroles
• Fosfolípidos (enlaces glicerol diéter o
tetraéter)
En Arqueas, en lugar de los habituales lípidos a base de ésteres de ácidos grasos con glicerol, existen
lípidos a base de éteres de alcoholes de cadena larga con glicerol (p. ej., difitanil-gliceroldiéteres).
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Los lípidos en Bacteria y Archaea tienen diferentes
enlaces químicos
Ester - Bacteria
Eter - Archea
R=Acidos
grasos de
cadena larga
R= alcoholes de
cadenas de
isopreno
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Estructuras membranosas intracelulares
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Mesosomas
• Estructura
• Los mesosomas de Gram-negativas son menos conspicuos y menos
complejos (forma laminar o a base de tubos dispuestos de forma
verticilada).
• Más característicos y patentes son los de bacterias Gram-positivas (túbulo
mesosómico).
• Función
• transporte de electrones, síntesis de componentes de las envueltas
• Probable papel en la síntesis del septo transversal, quizá regulando las
autolisinas implicadas en la división celular
• Puntos de anclaje del cromosoma bacteriano
• Zonas de secreción de ciertas exoenzimas
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Cromatóforos
• Estructura
• Son invaginaciones de la membrana citoplásmica de las bacterias
purpúreas
• Dependiendo de las especies, pueden adoptar formas variadas
• Función
• Una adaptación para aumentar la superficie de membrana útil capaz de
realizar las funciones propias de la fotosíntesis
• Albergan su aparato fotosintético
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Tilacoides
• Estructura
• Son sacos membranosos aplastados presentes en las cianobacterias,
que no están en continuidad con la membrana citoplásmica
• Función
• El conjunto de membrana tilacoidal + ficobilisomas es el
responsable de la fotosíntesis oxigénica en este grupo de
procariotas
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• Citomembranas
• Permiten una mayor superficie para la realización de sus
actividades respiratorias
En Azotobacter, una bacteria aerobia fijadora de nitrógeno atmosférico, y que presenta una
altísima tasa respiratoria, se pueden detectar también invaginaciones de membrana que aumentan
la superficie disponible para sus intensos procesos de oxidación.
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PARED CELULAR
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Localización
La pared celular bacteriana rodea al protoplasto (sin membrana externa). La
pared bacteriana es permeable a las sales y a muchas sustancias de bajo
peso molecular. No es rígida sino elástica como el "cuero" de una pelota de
futbol.
El protoplasto bacteriano confiere una cierta rigidez al conjunto protoplasto +
pared que lo rodea, derivada de su presión interna o turgencia (al igual que
la cámara hinchada de la pelota).
La presión interna del protoplasto esta determinada osmóticamente. Se debe
tener en cuenta que la membrana citoplasmática es la verdadera
barrera osmótica (es semipermeable y controla la entrada y salida de
sustancias a la célula).
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A. Microfotografía electrónica de la bacteria Gram positiva Micrococcus lysodeikticus mostrando la
gruesa capa de peptidoglicano que conforma la pared celular (cw), por debajo de ella la
membrana plasmática (cm), un mesosoma(m), y el nucleoide (n).
B.Célula bacteriana procesada mostrando la línea de fractura entre la membrana citoplasmática
(m.i.) y la pared celular (m.e.). Barra = 1 µm.
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Función
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• El espacio entre la membrana plasmática y la membrana externa se llama
espacio periplásmico donde estas bacterias tienen un almacén
congestionado de enzimas.
• Algunas enzimas salen a través de la membrana externa y actúan como
hidrolazas, de manera que digieren estructuras como proteínas,
polisacáridos o grasas e introducen moléculas pequeñas al interior para
formar sus propias proteínas, sus propios lípidos.
• La forma de que las bacterias vivan en agua, teniendo tantos lípidos en su
exterior se explica por que introducidas en su membrana externa y hasta
el interior de la membrana existen unas estructuras de tres moléculas que
al unirse espontáneamente producen en su interior un canal que permite
el paso de sustancias hidrofílicas. La bacteria puede abrir o cerrar estas
porinas y así regula la entrada de sustancias.
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Función
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• La pared celular también mantiene la forma de las bacterias, permitiendo
que no todas sean esferas, por lo que la pared celular es responsable de
la diferenciación morfológica externa.
• También defiende a las bacterias de agresiones mecánicas y osmóticas, no
hay lisis osmótica.
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Función
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• El péptidoglicano tiene un rol endotóxico, no tan potente como las
endotoxinas, pero semejante.
• También tiene proteínas que sirven como receptores de
bactereófagos, qué antes de los antibióticos se intentaron usar para
combatir a las bacterias, pero fracasaron los intentos porque nos se
pudo encontrar la masa crítica adecuada.
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Función
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• Las bacterias Gram (+) son destruidas por la lisosima de las
lagrimas, los linfocitos y la clara de huevo, por que lisa el ácido
muramico que es capital en la estructura del péptidoglicano. Por su
conformación externa, principalmente lipídica, las Gram (-) no son
afectadas por la lisosima.
• Las fimbreas nacen del péptidoglicano y logran que la bacteria se
adhiera a las mucosas.
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La semipermeabilidad de la membrana citoplasmática y la permeabilidad de la pared celular
originan, entre otros, el fenómeno de plasmólisis. Este fenómeno se observa cuando la tonicidad
del medio externo es mayor que la del protoplasto (medio hipertónico) en estas condiciones el
agua sale del protoplasto y este se encoge por lo que la membrana citoplasmática se separa
de la pared.
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Estructura
•
•
•
•
•
Gram +
Gram Archaea
Ácido alcohol resistentes
Sin pared celular
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Gram +
•Esta formada por una secuencia alternante de N-acetil-glucosamina (NAG) y el ácido Nacetilmurámico (NAM) unidos mediante enlaces ß-1,4. La cadena es recta y no
ramificada, constituyendo la estructura básica de la pared celular
•La red de mureína esta muy desarrollada y llega a tener hasta 40 capas
•Los aminoácidos implicados varían de una especie a otra.
•La constitución del esqueleto es característica de la especie y constituye una buen
parámetro taxonómico
•Es frecuente la presencia de los aminoácidos L-diaminopimélico o de lisina
•Los polisácaridos están unidos por enlaces covalentes (en el caso de tenerlos) Su
contenido proteico es bajo.
•En ella se encuentran ácidos teicoicos
•90% de peptidoglucano
•Color violeta
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Gram +
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Gram -
•Esta formada por una secuencia alternante de N-acetil-glucosamina (NAG) y el ácido Nacetilmurámico (NAM) unidos mediante enlaces ß-1,4. La cadena es recta y no
ramificada, constituyendo la estructura básica de la pared celular
•La red de mureína presenta una sola capa
•La constitución del saco de mureína es igual en todas las bacterias Gram negativas.
•Contiene siempre únicamente meso-diaminopimélico
•Nunca contiene lisina
•No se encuentran puentes interpeptídicos.
•Se encuentran grandes cantidades de lipoproteínas y lipopolisacáridos que representan
hasta el 80 % del peso seco de la pared celular. Para mantener la estabilidad de las
capas de lipopolisacáridos es necesario el ión Ca++
•Hasta ahora no han podido demostrarse ácidos teicoicos.
•10% de peptidoglucano
•Color rojo o rosa
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Gram -
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Lipopolisacarido
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Ácido alcohol resistentes
•Mycobacterium
•Tinción de Ziehl-Neelsen.
•Ácidos micólicos (ácidos grasos largos y remificados)
•El ácido micólico y otros lípidos complejos forman una capa laminada,
membranosa y cerosa por fuera de la capa de peptidoglicano.
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Ácido alcohol resistentes
Adaptado del minireview "Immunopathology of Tuberculosis: Roles of Macrophages and Monocytes" de M. J. Fenton y M. W. Vermeulen
(Infection and Immunity. Marzo de 1996)
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Archaea
•No tienen mureina
•N-acetilglucosamina, ácido N-acetiltalosaminurónico
•Las paredes celulares poseen un polisacárido similar al peptidoglucano,
pseudopeptidoglicano.
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Archaeas
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Dos grupos de bacterias carecen de pared celular:
•los Mycoplasma que poseen solamente membrana celular
•las formas L derivadas de bacterias que perdieron su
habilidad de sintetizar su pared celular
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