Download Clase de estructura II 2016 [Modo de compatibilidad]

Estructuras de superficie e inclusiones
celulares
• Son opcionales: producidas por algún tipo de
procariotas pero no por otras
Flagelos y Movilidad
•Movilidad por la mayoría de los
microorganismos es llevada acabo por
flagelos
•En bacterias el flagelo es un filamento
largo y fino (15- 20nm).
•Tinción especial (precipitación con Ag)
•Es una estructura compleja compuesta por
diversas proteínas, la mayoría de las cuales
están ancladas en la pared celular y en la
membrana citoplasmática.
• El filamento del flagelo, que está
constituido por un solo tipo de proteína rota
a expensas de la fuerza motriz de protones
que conduce el motor del flagelo.
.
Flagelos observados con microscopia electrónica
Flagelos y Movilidad
Flagelo polar (a) (b)
los flagelo se ubica a
un lado o ambos
lados de la célula
Flagelos peritricos
(e)y (d)
Lofotrica
los flagelos se
insertan en distintas
ubicaciones
alrededor de la
superficie celular
Pseudomonas
Proteus
Flagelo lofotrico
Escherichia coli
Peritrica
Estructura flagelar
Forma helicoidal
Distancia constante entre cada dos
vueltas adyacentes: longitud de onda y
es constante para cada microor.
El filamento se compone de flagelina
Gancho: mas ancha, consta de un tipo
único de proteina y une el filamento a la
parte motora
Motor: anclado en la MP y PC
Costa de un eje central que atraviesa
una serie de anillos
Corpusculo basal:
Gram negativas:
Anillo L: anclado en el LPS
Anillo P: anclado en el PG
Anillos MS: anclado en la MP
Anillo C: anclado en el
citoplasma
Gram positivas:
Anillos MS: anclado en la MP
Anillo C: anclado en el
citoplasma
Proteínas MOT: ancladas en el
citoplasma y son el motor que
determina el giro del filamento
para propulsar a la celula.
Proteinas Fli: conmutador del
motor flagelar, invirtiendo la
rotación del flagelo en
respuesta a señales
intercelulares
Anillo C
Movimiento flagelar
•Los flagelos mueven la célula por
rotación (motor de bote)
•Motor: Flagelo
•Rotor: Cuerpo basal: eje central y los
anillos: genera movimiento rotatorio
•Estator: pMOT, generan la torsión
•50 genes implicados en el movimiento
•La energía proviene de la fuerza motriz
de protones
•El flujo de protones se realiza por las
proteínas Mot que impulsa la rotación
del flagelo (1 rotación /1000 H+)
•Alcanzan un movilidad de
aproximadamente 60 largos de la
célula/s
Modelo de turbina de protones:
El flujo de H+ a través de Mot (estator) puede
ejercer fuerzas electrostáticas sobre las
cargas de las proteínas en los anillos C y MS,
proteínas ubicadas helicoidalmente. Las
atracciones + y – logran que el cuerpo basal
rote , a medida que los H+ pasan por el
estator.
Síntesis de flagelos
1- se sintetiza el MS y C y se inserta en la MP
2- otros anillos
3- gancho
4- Proteina Cap: ayuda a la organización de la flagelina
Las flagelina se sintetiza el citoplasma y pasa por
un canal del interior del flagelo hasta el otro extremo
Tipos de movimiento:
Velocidad varia según la fuerza motriz H+
.
Lenta, en línea
recta y continuada
Rápida y giros periódicos
Movilidad por deslizamiento
•Los procariotas se pueden mover por deslizamiento
•No emplea flagelos sino que reptan en forma lineal y lenta (10 µm/seg)
•Requiere el contacto entre la célula y una superficie sólida
•Desplazamiento desde el centro de la colonia
•Células filamentosas o bacilares (cianobacterias, Bacterias Gram negativas y mixobacterias)
•Secretan un de polisacárido mucoso (poros secretores) que contacta sobre la superficie
sólida (se adhiere y se desplaza por tracción)
•Otro : deslizamiento por extensión y retracción de los pelos tipo IV
•Otro: deslizamiento por movimiento de proteínas de superficie ancladas en la MC y en la ME
que impulsan a la célula con energía de la fuerza motriz de protones
En el PG hay enganches que conectan proteínas
del citoplasma con proteínas de la ME y las
impulsan a lo largo de una superficie solida
Filamentos axiales
Flagelos internos, ubicados entre la pared
celular y la vaina externa de espiroquetas
Movilidad
Movilidad por deslizamiento
Polisacárido mucoso
Sistema de respuesta sensoriales: Quimotaxis y
Fototaxis
Las bacterias móviles pueden responder a gradientes químicos o físicos del
ambiente en forma positiva o negativa dirigiendo el movimiento de la célula
hacia la molécula señal o en sentido contrario (cambios temporales):
Tactismo: movimiento dirigido
Quimiotaxis: respuesta a agentes químicos
Fototaxis : respuesta a la luz
Principalmente, ocurre en bacterias flageladas
Proceso de quimiotaxis de una bacteria peritrica
En ausencia de un gradiente:
movimiento al azar, realizan
carreras y se desplazan
hacia delante suavemente y
volteretas o tumbos (se
para), cambia la dirección
(girando) al azar. Movimiento
sin sentido
En presencia de una sustancia
atrayente: capta concentraciones mas
altas de la sustancia atrayente las
cerreras son mas frecuentes y volteretas
más escasas
Las sustancias atrayentes o repelentes son
detectadas por quimioreceptores de membrana
que ponen en marcha el proceso de
transducción sensorial hasta el flagelo
Chemotaxis
Appendages
Fig 4.6
Medida de la quimotaxis
A- Comienzo de la formación del
gradiente
B- atrayente
C- control
D-repelente
Se cuentan las bacterias en el tubo y se
compara con el control.
Cinética de la acumulación de bacterias en el
tubo capilar
Fototaxis:
Bacterias fotótrofas que van hacia la luz
para el proceso de fotosíntesis
Fotorreceptor: detecta el gradiente de
luz y lo transmite al flagelo
Otros tactismos:
Aerotaxis: oxigeno
Osmotaxis: fuerza iónica
Hidrotaxis: agua
Incidencia de luz a través de una preparación
microscópica sobre un porta de bacterias
fotótrofas móviles . Se acumulan donde sus
pigmentos fotosintéticos captan mejor luz
Fimbrias ó Pili:
estructuras filamentosas y proteicas
Fimbrias:
Fijación ó adherencia a
tejidos animales
Formación de biofilms
Salmonella
Pilis o pelos bacterianos:
estructuras filamentosas y naturaleza proteica
mas largos que las fimbrias.
en gral. no confieren movilidad.
pocos sobre la superficie celular.
ayudan en la adhesión al epitelio del hospedador (e.g. cornea) y a
superficies
receptores para algunos bacteriofagos.
facilitar la tranferencia génetica:
segun estructura y función: Pili tipo IV: movilidad a tirones,
movilidad sobre superficies sólidas (Moraxella y Pseudomonas).
Conjugación
Pelo cubierto con virus
Pili
Flagelos y fimbrias
Glicocalix: material viscoso que no aporta ninguna resistencia
estructural
Cápsula y capa mucosa: gruesas, finas, rígidas o flexibles
dependiendo de su composición e hidratación
Glicocálix: material polisacarídico
que se extiende alrededor de la
célula.
Cápsula: matriz rígida que excluye a
los colorantes. Mas fuertemente
unidas a la PC.
Capa mucosa: se deforma fácilmente
y suelen desprenderse
Formación de biofilms
Adherencia a tejidos específicos del
hospedador
Las bacterias encapasuladas son más
resistentes a la fagocitosis
•Resisten mejor a la acción de
la fagocitosis de las células del
sistema inmune
•Resistencia la desecación
Tinción de cápsulas:
Tinción negativa usando tinta china que
permite determinar la presencia de cápsulas
polisacarídicas, Se ven claras o refringentes
ya que excluyen el colorante.
Gránulos ó inclusiones celulares:
reservas de energía y depósitos de
precursores (insoluble)
Varían en tamaño, número y contenido. la
bacteria los puede utilizar cuando hay
depleción de nutrientes Ejemplos: glucogeno,
poli-beta-hidroxibutírico, gránulos de azufre y
polifosfato
Acido poli-beta-hidroxibutirico (poli- betahidroxialkanoatos)
•polimeros que actuan como reserva de C y E.
•se sintetizan cuando hay un exceso de C
•se hidrolizan para biosíntesis de elementos
•Carbonados o para fabricar ATP
Gránulos de polifosfatos (fosfato
inorgánico) que son degradados y
utilizados para la síntesis de ac.
nucleícos y fosfolípidos
Azufre
Oxidan compuestos
reducidos de azufre como
sulfuro y tiosulfatos y se
acumula azufre elemental
en periplasma
H2S
S
SO4
Magnetosomas ó inclusiones
magnéticas:
- partículas cristalinas intracelulares de
Fe3O4 (magnetita)
•dipolo magnético
•magnetotaxis: proceso en el que se
orientan o desplazan siguiendo un polo
magnético
Vesículas de gas:
para flotación
cianobacterias
estructura hueca, fusiforme, rígida y llena de
gas
membrana proteica impermeable al agua y
solutos y permeable al gas
Proteinas: GvpA (hidrofóbica y rígida)y
GvpC, que forman una estructura reticular
ENDOSPORA BACTERIANA
La endospora bacteriana es una estructura altamente diferenciada producida por ciertas
bacterias Gram positivas 20 géneros (Bacillus y Clostridium)
Resistentes al calor, desecación, radiación, ácidos y desinfectates químicos
Estructura deshidratada que contiene macromoléculas esenciales y dipicolinato de calcio
y proteínas ácidas
Impermeables a los colorantes. Refringentes
Esporangio = célula madre + espora.
• Endospores can remain dormant indefinitely
but germinate quickly when the appropriate
trigger is applied.
esporas terminales
esporas subterminales
esporas centrales
Según su diámetro relativo al de cél.
cél. madre:
Deformantes
No deformantes
Según su localización dentro del esporangio:
Terminales
Subterminales
Centrales
Típicos esporangios deformantes de Clostridium
Clostridium::
En palillo de tambor o cerilla (plectridios
(plectridios))
En huso (clostridios
(clostridios))
a): central no deformante; en b): subterminal no deformante; en
c): terminal no deformante; en d): terminal deformante (plectridio,
palillo de tambor).
No se tiñen por los
colorantes normales. Hay
que forzar por calor y/o
mordientes (por ejemplo, tras
teñir con fucsina en caliente,
resisten decoloración por
alcohol-ClH)
Imagen de esporas teñidas con verde malaquita
Imagen de esporas teñidas con fucsina en caliente
Cuando la bacteria detecta bajos
niveles de nutrientes (C, N, P)
desencadena el proceso de esporulación
La espora se forma dentro de la célula
vegetativa
Esporangio = célula madre +
endospora
Al final de la esporulación, la célula
madre se autolisa
autolisa,, y la espora queda
libre
La endospora aguanta larguísimos
periodos en ausencia de nutrientes.
Resiste estrés ambientales
En condiciones adecuadas, la espora
germina y se transforma en una célula
vegetativa
Germinación de la endospora:
proceso por el cual una espora se convierte al estado vegetativo. y es más rápida
que la esporulación (90 minutos):
1. Preactivación
2. Activación
3. iniciación (o germinación en sentido estricto)
4. crecimiento ulterior (entrada en fase vegetativa)
1. Preactivación: las
as cubiertas deben
erosionarse
De modo natural:
envejecimiento progresivo
De modo artificial:
100ºC durante unos
minutos
Radiaciones ionizantes
Bajos pH
Mercaptoetanol
2. Activación: Etapa aún reversible
Metabolismo aún latente
Desencadenada por un germinante:
Iones inorgánicos (Mg2+, Mn2+)
L-ala
Glucosa u otros azúcares
Adenina u otras bases
nitrogenadas
Empieza a entrar agua al protoplasto
espora pierde la refringencia y
comienza a perder resistencia al calor
Mecanismo: El germinante es detectado por un receptor alostérico a nivel de
la membrana esporal, se activa, adquiere una capacidad proteolítica
específica que le permite romper una proenzima que hasta ese momento se
encontraba unida covalentemente al peptidoglucano de la corteza. La enzima
resultante comienza a hidrolizar el peptidoglucano cortical.
3- Germinación
El proceso se hace ya irreversible
Se rompe el estado de dormancia
Hay metabolismo, pero es endógeno
no depende todavía de sustancias externas).
Cambios principales:
Se pierde DPA se pierde Ca2+
Ca2+ pasa a corteza
neutraliza cargas negativas del PG
rehidratación e hinchamiento del protoplasto
más contracción
de la corteza
SASPs se hidrolizan por una proteasa específica que hasta ese
momento estaba inactiva
aa se reutilizan en fabricar nuevas
proteínas
Comienza la transcripción de genes vegetativos · La ARN
polimerasa comienza a sintetizar ARN
4- Terminación y crecimiento
ulterior
El metabolismo ya se hace
exógeno: puede tomar nutrientes
del exterior y metabolizarlos
Se sintetiza ADN
Protoplasto crece
La pared de la espora sirve como
cebador para la pared de la célula
vegetativa
La célula vegetativa “sale”
rompiendo las cubiertas
esta célula vegetativa se tiñe como
Gram-negativa, y sólo adquirirá su
típica grampositividad después de
la primera división.
Salida de la nueva célula vegetativa (final de
germinación)
Estructura de la espora:
Capas ausentes en la célula
vegetativa
Exosporio: fina cubierta proteica
Cutícula, capa o cubierta de la
espora: con proteínas especificas
Cortex: capa de PG con uniones
laxas
Núcleo de la espora:
Pared
Membrana citoplásmatica
Citoplasma
Nucleoide
Ribosomas
Orgánulos
ENDOSPORA BACTERIANA
Protoplasto o núcleo: El citoplasma de la espora está muy deshidratado.
Sus componentes están inmovilizados en una matriz de quelatos de iones Ca++ y ácido dipicolínico.
El citoplasma de la espora contiene altas concentraciones de ion Ca++ (1-3% del peso seco de la espora),
y de ácido dipicolínico (DPA) (10% en peso, en el núcleo
ambos están formando un quelato, llamado dipicolinato cálcico (DPC), una sustancia exclusiva de las
esporas bacterianas.
DPC:
reduce la disponibilidad de agua dentro de la espora (deshidratación)
Se intercalan con el DNA, estabilizándolo frente al calor
es una “reserva de Ca2+”, que durante la
esporulación secuestra este ión, lo que
tendrá un papel importante en la
deshidratación del protoplasto; durante la
germinación, la liberación del Ca++ será
fundamental en este proceso.
DPC: Dipicolinato cálcico
Proceso de esporulación:
más 200 genes específicos de la esporulación: spo sps
0: condensación de ADN
1: división celular asimétrica
2: el septo se invagina
3: formación de la pre-espora,
sintesis de exosporio,
formación del cortex y
dehidratación
4: Incorporación de calcio,
Deshidratación adicional
Producción de SASPs y ADP
Formación de la cuticula
5-Desarrollo de resistencia al
calor y a agentes químicos
(maduración)
6 y 7: lisis e la célula y
liberación de la endospora
(8horas)