Clase 3Micro general

Continuación fisiología bacteriana.

Estructura y función bacteriana

Componentes externos (por fuera de la pared celular de la bacteria) Encontramos una estructura que no presentan todas las bacterias, que solamente algunas tienen los genes para poder expresar la estructura y estos son los exopolisacáridos.

Exopolisacáridoà Cualquier estructura que se forma a partir de la secreción de hidratos de carbono por fuera de la pared celular y puede ser básicamente de dos tipos, los que van a formar una cápsula y los que van a formar una capa mucoide. Las dos están compuestas de hidratos de carbonos o azúcares, pero los enlaces de estas azúcares van a permitir que sean estructuras distintas, porque la cápsula va a formar una estructura mucho más definida, mucho más firme.

Cápsulaà Tiene distintas funcionalidades -Tiene una unión firme a la bacteria, otorgándole rigidez y siendo más compacta -En los procesos infecciosos ayuda en la patogenicidad (se considera como factor de patogenicidad) porque va a permitir que esta bacteria tenga mejor eficiencia cuando se esté infectando. -El poseer cápsula le conviene a la bacteria porque puede defenderse del sistema inmune de un hospedero, al cual está tratando de infectar, mediante la inhibición de la fagocitosis (Sistema de defensa en donde se detectan agentes extraños como las bacterias y las destruye), siendo la cápsula como un camuflaje para la bacteria. -Mejora la adherencia que tiene sobre

superficies inertes, ya que la bacteria al estar cubierta por azúcares, estos azúcares le van a dar químicamente mejor adherencia entre ellas y a otras superficies inertes.

Capa mucoideà o “slime” - Los enlaces son muchos menos definidos y generan uniones más débiles con las bacterias - No tiene una organización determinada o definida como la cápsula - Ayuda a la generación de biopelículas, a los procesos de coagregación (que se peguen las bacterias) - Va a proteger y a camuflar a esta bacteria del sistema inmune tanto a nivel de fagocitosis como frente a la acción de antimicrobianos.

Tenemos la superficie de la bacteria en donde encontramos la pared celular bacteriana. Esta se estudia clasificándola en dos grandes grupos: Gram + y Gram – (dependiendo de su pared celular es si se tiñe morado o rojo/rosado respectivamente)

Bacterias Gram (+): Básicamente la pared de este tipo de bacterias está constituido por una membrana plasmática y por fuera por un polímero en bastante concentración llamado peptidoglicán (pared gruesa de peptidoglicán) dentro del cual se encuentran otras moléculas con otras funcionalidades específicas, que son el ácido teicoico y lipoteicoico.

Bacterias Gram (-): Se observa la membrana plasmática, por fuera de esta vemos una capa muy pequeña de este

polímero peptidoglicán (pared delgada de peptidoglicán) y por fuera de este

polímero tenemos una segunda membrana plasmática (bicapa lipídica) que se le conoce como membrana externa, en la cual tenemos proteínas específicas de este tipo de bacterias y se estudian específicamente en los Gram (-)

En la tinción de Gram, lo que ocurre es que al teñir con cristal violeta, este es capaz de teñir y de ingresar a través de estas dos paredes celulares (+ y -), pero luego al hacer el proceso de decoloración con alcohol acetona, en el caso de los gram (+) el cristal violeta queda atrapado por el peptidoglicán, porque el alcohol acetona no tiene un gran efecto sobre este polímero, quedando la tinción dentro de la célula, en cambio en el caso de los gram (-) cuando se agrega el alcohol acetona, como es un alcohol y deshidrata, es capaz de deshidratar con mucha eficiencia la membrana externa de la célula, por lo que esta ya no tiene la misma funcionalidad y al tener muy poco peptidoglicán el cristal violeta se pierde, no es retenido dentro de la célula, por lo que se agrega una tinción de contraste, que es la safranina, para teñir exclusivamente estas bacterias que quedaron translúcidas. La pared es un blanco terapéutico importante para las bacterias, ya que sabiendo el tipo de pared podemos saber que tipo de antibióticos podemos usar frente a una determinada infección.

Peptidoglicánà o mureína es una serie de capas que se van superponiendo una sobre otras que está constituido por 3 componentes básicos:

-2 azúcares à N- acetil glucosamina (NaG)

à N- acetil murámico (NaM)

Estos van a estar siempre entrelazados por enlaces glucosídicos (enlaces entre azúcar) y siempre van a estar intercalados

-Péptidoà Tetrapéptido, va a estar asociado siempre a las dos azúcares, es un péptido corto que está compuesto por 4 aminoácidos.

El monómero o unidad básica del peptidoglicán es entonces un NaM, un NaG y el Tetrapéptido. Y esto se va a polimerizar, generando las capas peptidoglicán. SIEMPRE EN EL AZÚCAR NaM VA A ESTAR ASOCIADO EL TETRAPÉPTIDO. El Tetrapéptido sirve para ir entrelazando los monómeros de azúcar.

Si ustedes se fijan aquí está la varita de azúcar, sale el tetra péptido y el tetra péptido va a unir de manera horizontal otra vara compuesta por azúcar. En el fondo aquí generamos una especie de “balsa” en donde los leños son representados por los azúcares y están unidos de forma horizontal y vertical por medio de los tetra péptidos. Definición del péptidoglican son capas de polisacáridos que se hallan entrelazados por puentes peptídicos.

Como se va formando este péptidoglican en la realidad, este siempre esta preformado, si recordamos una bacteria nueva siempre se va a generar a partir de una bacteria vieja, es decir una célula madre que va a generar peptidoglican hasta que se separa, por ende nosotros nunca vamos a tener una bacteria que no posea pared, si no que la bacteria nace con la pared preformada y proviene de la bacteria madre. Entonces la bacteria sigue formando capa de peptidoglican, pero las va formando en la parte más profunda del péptidoglican, que quiere decir esto, que funciona como nuestra piel, que vamos perdiendo siempre la capa más externa por diversas razones y nosotros la vamos regenerando desde la capa más profunda, lo mismo hace la bacteria con su péptido glican. El péptidoglican en la bacteria en su

capa más externa (expuesta a radiación, calor, entre otros) es la que se va perdiendo a lo largo de su vida y para mantener su grosor la bacteria a lo largo de su vida va regenerando sus capas más internas. ¿Como genera este proceso de regeneración continua?

Lo que hace es ir generando monómeros de péptidoglican en el citoplasma, cuando el péptido se encuentra a nivel de citoplasma posee cinco aminoácidos es decir pentapeptido y posee uno demás, lo que hace la célula es generar este monómero a nivel de citoplasma y utilizar un trasportador que se llama bactoprenol ( cuya gracia es poder transportar cosas a través de la membrana, es un transportador lipídico) lo que hace es traspasar este monómero que está en el citoplasma a través de la membrana plasmática y dejarlo a este nivel , en la parte más profunda del péptidoglican. Una vez que está aquí este monómero la célula le da un especio es capaz de cortar estos enlaces y de ingresar este nuevo monómero en la capa más profunda. De este modo la célula siempre va a ir sintetizando el monómero del citoplasma, lo transporta y lo deposita a nivel de la capa más profunda y la capa más profunda en el fondo rompe sus enlaces entre los azucares para dejar un espacio para que ingrese este nuevo monómero. De esta manera la capa más profunda se va regenerando y se va a ir elongando hacia los lados.

Aunque estructuralmente el monómero es igual tanto para los GRAM + y los GRAM -, para esa capa pequeña de péptidoglican que poseen los GRAM - , se han encontrado algunas variaciones que tienen que ver con la cantidad y con el tipo de péptido que poseen en las uniones entre los GRAM + y los GRAM - , entonces se ha

visto que el péptido tiene distintos aminoácidos extra y los puentes son un poco más largos en su interacción es un pequeño detalle. Estructuralmente la base es la misma, pero las interacciones entre los péptidos se ha encontrado algunas diferencias, hay unos enlaces directos y otros que agregan aminoácidos.

Dentro del peptidoglican, ahora específicamente los GRAM +, tenemos estas dos estructuras que solo las poseen los GRAM + , que son el ácido lipoteitoico y el acido teitoico . en ambos casos estamos hablando de un polisacárido acidico, es decir esta compuesto básicamente por azúcar también estas estructuras por azúcar glitol específicamente. Pero posee la característica de ser acidico es decir esta cargado negativamente. Para que sirven estas dos estructuras en el caso del acido teitoico sirve para la adhecion celular. Si nos fijamos es una estructura que esta imbuida dentro del peptidoglican y que sale por fuera del mismo, pero es una estructura que puede ser detectada por la superficie de la bacteria y por lo tanto funciona como una estructua que puede hacer interaccion con otras estructuras de otras bacterias o de otras células, esas interacciones ayudan el proceso de adhecion celular y en el caso de acido lipoteitoico básicamente es mas largo y la parte lipídica es capaz de meterse dentro de la membrana plasmática, abajo del peptidoglican, por lo tanto esta insertada en la membrana plasmática y cruza todo el péptido glican y eso sirve para anclar el péptidoglican a la membrana plasmática y que esa estructura no queda suelta, en el fondo es el ancla que va a afirmar el peptidoglican a la membrana plasmática. Ahora en general tanto el acido lipoteitoico como el acido teitoico son acididicos y están cargados negativamente. Por ende la entregan una carga negativa a la celula.

Pero la superficie de la celula esta cargada negativamente esto pasa en todas las células de los seres vivos encargadas por diferentes estructuras en el caso de los GRAM +, esta estructura hacen que este cargada negativamente.

Aquí tenemos a los GRAM - , por otro lado para recordarles los componentes en este caso tenemos la membrana plasmática, tenemos una capa muy pequeña de péptido glican, básicamente poseen los mismo monómeros, pero poseen leves diferencias en los enlaces peptídicos que unen las capas y por fuera tenemos la membrana que también es lipídica pero se le llama membrana externa, no se le llama membrana plasmática para diferenciarla de la membrana plasmática tradicional. Ahora el espacio entre las dos membranas tiene un nombre es el periplasmos y posee una funcionaldad la veremos mas adelante. Ahora en la membrana externa existen unas series de estructuras que son especificas y que solamente se encuentran en los GRAM -, y que tienen también ciertas funcionalidades pero eso va a generar que tengan grandes diferencias con respecto a la interaccion con otras células y la interacion contra los antimicrobianos los GRAM+ y los GRAM- .

Por supuesto como el péptidoglican es el mismo a los dos lados, empezamos a ver específicamente a ver estas dos estructuras que están en la membrana externa y que son específicas de los gram negativos. Aquí vemos esas estructuras que son el LPS o Lipopolisacarido que es una estructura que pareciera una especie de pelitos en la superficie, insertado dentro de la estructura de la membrana externa; ahora, todos los gram negativo tienen LPS, pero lo expresan en diferente cantidad y en diferente forma dependiendo de las condiciones ambientales.

Este LPS tiene tres áreas:

1. Lípido A: De carácter lipídico, inserta en la membrana externa la cual, al ser una bicapa lipídica, no tiene repulsión por esta estructura. Cuando esta zona está libre tiene un efecto que es pirógeno en el hospedero y es por eso que se le llama una endotoxina (tiene un efecto toxico en el hospedero cuando está libre)

Entonces cuando nosotros tenemos una infección por un gram negativo, tenemos fiebre. Esta zona únicamente queda libre debido a que nuestro propio sistema inmune está destruyendo estas bacterias y al destruirlas, rompe la membrana y el LPS se libera, y en ese momento el Lípido A genera el efecto pirógeno en nosotros y nos genera fiebre.

2. Core: Oligosacárido central, es una estructura conformada por hidratos de carbono que es sumamente conservada, es decir, se conocen los azucares que conforman esta área y la cantidad de azucares que están presentes (es siempre igual, para todos los gram positivos). Puede ser detectado por el sistema inmune, puede ayudar en el proceso de interacción con otras células, pero funciona principalmente como unión entre el Lípido A y el Antígeno O.

3. Antígeno O: También compuesto por hidratos de carbono, por azúcar, pero esta composición es altamente variable, muy distinta entre las diferentes bacterias gram negativo, varia la cantidad y el tipo de azúcar presente, es decir, aquí no solamente no sabemos de manera estándar los azucares sino que también varía el largo que tiene este antígeno O, incluso, una misma bacteria, dependiendo de la condición ambiental en la que se encuentre, puede expresar un diferente largo en esta porción. Tiene la función de una estructura de superficie que es capaz de permitir interacción con otras células y con células del mismo tipo por lo tanto ayuda a la adhesión celular también, al igual que la capsula; (en el caso de los gram negativos) entrega la carga negativa de la

superficie, que era lo que hacía el ácido teitoico y lipoteitoico en los gram positivos. Y se llama Antígeno O porque es una estructura que es detectada por nuestro sistema inmune.

Cualquier estructura de superficie que es detectada por nuestro sistema inmune, y que nuestro sistema inmune es capaz de generar anticuerpos contra esa estructura se llama Antígeno, y

específicamente en el caso anterior se le conoció como Antígeno O. Pero tiene procesos de interacción con las células, puede ser detectado por receptores, por lo tanto, ayuda a generar procesos de interacción con otras células y eso es uno de los primeros pasos para cualquier proceso infeccioso.

Después tenemos a las Porinas, encontradas también exclusivamente en los gram negativos, siempre a nivel de membrana externa, y las porinas son un grupo de proteínas que tienen una conformación estándar de forma de barril formada por una estructura secundaria de la proteína (sabanas β) que se van enrollando sobre sí mismas, formando esta especie de barril, una estructura redonda que va a tener un poro en el interior. La gracia de esto es que en el interior de este poro se genere un ambiente que es hidrofilico porque los aminoácidos que queden ‘’mirando’’ hacia el interior son hidrofilicos, y la parte exterior de este barril tiene un ambiente que es hidrofóbico, también porque los aminoácidos que queden ‘’mirando’’ hacia afuera son de carácter hidrofóbicos. Entonces lo que ocurre es que estas porinas están insertas en la membrana externa, y se pueden insertar en la membrana externa porque por fuera son hidrofóbicas así que no tienen repulsión con la membrana lipídica; una vez insertas en la membrana externa permiten el paso de diferentes sustancias a través de su poro funcionando como una especie de túneles para que puedan pasar a través de

él cosas que son hidrofilicas y que normalmente no podrían atravesar la membrana externa, siendo el agua la principal sustancia que la atraviesa. Las porinas no son específicas, por estas van a pasar cualquier cosa que tengan las características de ser hidrofilicas y que caiga por el poro.

Ahora, bajo esta membrana externa, entre la membrana plasmática y la membrana externa tenemos este ambiente que es el Periplasma, y el periplasma, originalmente es el espacio físico que queda entre las dos membranas, pero este tiene una real importancia para la célula, dentro de este está la pequeña concentración de peptidoglicano en los gram negativo, pero además tiene una gran concentración de enzimas y de proteínas que tienen funcionalidad porque la membrana externa no tiene una gran selectividad, pasan muchas cosas a través de esta, por lo tanto, hay muchos elementos que son potencialmente tóxicos para la célula y que son capaces de pasar a través de la porina por la membrana externa y de llegar al periplasma; entonces el periplasma tiene una gran cantidad de funcionalidades enzimáticas, es un ambiente altamente oxidante, tiene enzimas que hacen reacciones de óxido-reducción y eso va a permitir que neutralice muchos elementos que tengan el carácter de toxico para la célula, así mismo allí en ese espacio tenemos enzimas que son hidrolíticas que son capaces de por ejemplo de hidrolizar lípidos, de hidrolizar hidratos de carbono más complejos y que tiene funcionalidades tanto metabólicas como detoxificar. Ahí mismo también, vamos a ver que tenemos presentes proteínas que son de transporte; ahora si vemos que necesitamos para que crucen a través de la membrana plasmática transportadores que son específicos para ciertos sustratos y a nivel de periplasma tenemos de ese tipo de proteínas, transportadores que van a unirse a diferentes sustratos a nivel del periplasma y que van a permitir que crucen a través de la membrana plasmática de manera específica y respondiendo a las

necesidades de las células (especifico, lo que es necesario y en las concentraciones necesarias) Y por último también tenemos aquí proteínas que son

quimiorreceptores, que van a ser responsables de censar como se encuentra el ambiente - el medio ambiente - por fuera de la célula, si el medio ambiente es beneficioso para la célula, o si es perjudicial para la célula, si hay arto o poco nutriente, si hay arto de un tipo de azúcar, si hay menos de otro, etc. Todo eso se censa a través de proteínas que están y que funcionan a nivel del periplasma, que están asociadas a la membrana plasmática pero que funcionan a este nivel. Por lo tanto, aunque es un espacio físico, es sumamente funcional y permite que la célula siga viviendo.

Ahora, por supuesto, bajo el periplasma tenemos a la membrana plasmática que es estándar para prácticamente todos los seres vivos; bicapa lipídica, compuesta por fosfolípidos con sus cabecitas, cada uno de estos fosfolípidos que son hidrofilicas y con sus colas hidrofóbicas, cierto por eso el interior de la membrana es hidrofobica y su superficie hidrofilica.En el interior de la membrana plasmática tenemos insertos complejos proteicos que van a ayudar a trasnportar elementos, censar los estimulos internos,etc. Ahora una de las principales funciones, solo un detalle que es la característica principal de la membrana plasmática en las bacterias, son la ausencia de esteroles. En los seres vivos todos tenemos membrana plasmática, pero los eucariontes tienen esteroles, nosotros los animales tenemos el colesterol, las plantas tienen el fotoesterol y en los hongos esta presente el ecoesterol. En las bacterias por definición no tienen esteroles y tienen entre comillas una membrana plasmática que es mas débil y menos moldeable, Por que? Porque se afirma en la presencia de peptidoglican y de la pared celular, para sus estabilidad como celula. Hay una sola excepción, es decir, un solo genero bacteriano que tiene

esteroles que lo vamos a ver en la clase de microbiología clínica, que son los Mycoplanos que son un tipo de bacteria que no tienen pares celular y tienen solo membrana. Y por lo tanto para poder tener una membrana mas firme tiene que tener un tipo de esterol. Ahora viendo las características de la membrana plasmática son que es una barrera de permeabilidad selectiva, por eso es diferente a la membrana externa en los gram -, la cual no tiene esa transelectividad y deja pasar mas cosas a través de las porinas. Tiene un rol estructural porque anclada a la membrana plasmática en las bacterias se producen las proteínas, a lo que en nosotros se produce el retículo endoplasmatico, en las bacterias se produce aquí, esta también asociada al sistema de generación de energía, lo que nosotros veíamos en la fosforilacion oxidativa, se produce en la membrana plasmática en la bacteria y nosotros lo hacemos en la membrana mitocondrial y asociada a la membrana plasmática están todos los quimiorreceptores que pueden captar los cambios en el medioambiente. En tonces la membrana plasmática en las bacterias tiene mas importancia que en nuestras células, porque nosotros tenemos endomembranas que tienen cada uno de esos organelos una funcionalidad, todo lo que nosotros hacemos a nivel de organelos en la endomembrana, las bacterias lo hacen en membrana plasmática. Una de las cosas que hacen es el transporte de soluto. El trasporte activo va en contra de gradiente con gasto de energía y el pasivo va a favor de la gradiente de concentración sin gasto de energía. Hay también diferentes tipos de transportadores como el uniporte que es este complejo proteico en la membrana que va a permitir solo el paso de un sustrato a un sentido de la membrana, tenemos en antiporte que es un complejo proteico que va a permitir la entrada de un sustrato y la salida de otro distinto, esto de manera consecutiva, y el simporte que permite nuevamente el trasnporte de dos sustratos distintos pero hacia un mismo sentido. Aca vemos algunos ejemplos como el simporte del sulfato que permite la entrada del sulfato

con protones. El uniporte solo permite la entrar moléculas de potasio y aca vemos un ejemplo de antiporte donde entran protones a medida que salen moléculas de sodio. Tenemos aca la obtención de energía, que los habíamos visto en metabolismo donde tenemos aca los complejos para la cadena transportadora de electrones que están metidos dentro de la membrana plasmática para realizar tanto el flujo de electrones como el transporte de protones en contra de gradiente desde el citoplasma hacia el medio ambiente. Aca también a nivel de la membrana plasmática, esta metida la Atpasa y todo ocurre en la membrana plasmática en

paso final de la obtencion de energía en cualquier proceso de respiración tanto aerobico como anaeróbico. Ahora a nivel de la membrana tenemos también la presencia de receptores y de sensores, hay complejos transmembrana que tiene una porción que esta afuera de la membrana, de manera externa, una porción intermedia que cruza la membrana y una porción que esta dentro del citoplasma. Entonces la parte externa es capaz de unirse a diferentes sustratos con diferentes estimulos y esa unión va a formar un cambio conformacional a través del complejo que se va a evidenciar en la parte interna a nivel de citoplasma, ese cambio puede ser censado por varias proteínas y eso va a generar una respuesta muchas veces a nivel del genoma de esa bacteria. Aca el ejemplo que les dan, ejemplo que se va a unir una proteína a un promotor de un gen y ese gen va a hacer que se exprese mas producto de la señal externa que se acaba de detectar, entonces toda la expresión genética esta regulada en la bacteria. Ahora por ultimo dentro de estas estructuras un poco externas pero algo mas particulares que se producen en la bacterias es la presencia de una estructura que es trasnciente, es decir, que no esta siempre presente y solamente se origina cuando la bacteria se esta dividiendo y que son los mesosomas. Los mesosomas son las invaginaciones que se producen cuando la bacteria se esta diviendo en la fision

celular. Entonces en esete punto la membrana plasmática ingresa (invaginación) y eso forma el mesosoma, en el fondo el punto de origen que va a dar lugar a la generación del tabique que dividirá a las dos células y es el punto de la membrana donde se anclara el genoma de esas dos células hijas que se están generando.

Ahora hay algunas estructuras que se encuentran en la celula y que parecen organelos pero no son tal son los cromoforos y tilacoides que estos si se encuentran como estructura dentro de las células de las bacterias. Estas dos estructuras van a contener un grupo de enzimas y pigmentos específicos asociados a procesos de fotosíntesis, por lo tanto están en bacterias que solo son capaces de generar fotosíntesis llamadas Cianobacterias.

Vamos a seguir con alguna estructuras que ya no están presentes en todas las bacterias al igual que la capsula, que son los apéndices proteicos, como su nombre lo dice son estructuras internas de carácter proteico, aca vemos dos estructuras que son el flagelo y la fimbria. Partimos con el flagelo que son filamentos helicoides que se parecen en el fondo a unos pelos en la superficie de una bacteria y están conformados por una proteína que es la flagelina que forma el filamento. Ahora esta estructura en si tiene tres partes, tenemos una estructura que es basal que va a estar dentro de la pared de la bacteria que permite el anclaje y la funcionalidad de este flagelo, vamos a tener por fuera de este cuerpo basal una estructura que es una especie de gancho compuesto de proteína , pero que hace la unión entre el cuerpo basal y el filamento. Y el filamento en si que sale de este gancho que va a tener diferentes largos y esta compuesta por flagelina. Ahora la flagelina y el flagelo en si son altamente antigénico, es decir, se detecta por el sistema inmune y nuestro sistema inmune genera anticuerpos en contra de esta estructura.

Tenemos una estructura que es basal que va a estar dentro de la pared de la bacteria, y obviamente es la que hace al anclaje y la que va a permitir la funcionalidad de este flagelo, vamos a tener por fuera de este cuerpo basal una estructura que es una especie de gancho que está compuesto también por proteínas que hace la unión entre el cuerpo basal y el filamento, y el filamento en sí que sale de este gancho y que va a tener diferentes largos, que está compuesto por flagelitos. Ahora la flagelina y el flagelo en sí es altamente antigénico, es decir se detecta por el sistema inmune y nuestro sistema inmune genera anticuerpo contra esta estructura contra la proteína, y de hecho al flagelo también se le conoce cuando se habla de inmunología como el antígeno H o el antígeno flagelar, yo les había mencionado antes también el antígeno O del LPS ahora les menciono el flagelo que es el antígeno H, y se me había olvidado mencionarles que también la cápsula es un antígeno y se le conoce como la antígeno K. Ahora cual es la función del flagelo, tiene una función que es la movilidad bacteriana por lo tanto las bacterias que no tienen flagelo no tienen movilidad bacteriana, las que sí tienen flagelo pueden tener movilidad bacteriana, exclusivamente el flagelo es el que hace esa función, ninguna estructura en la bacteria hace la función de movilidad, ahora cuando ustedes vean la bacteria en el microscopio en micro oral, van a ver que la bacteria se mueve, pero ese movimiento está dado por que la bacteria está en una suspensión liquida, por lo tanto el movimiento es por el líquido, es un movimiento azaroso llamado brownial, que es como nosotros nos movemos si estuviéramos flotando en el agua.

El movimiento que produce el flagelo es un movimiento “consciente de la bacteria” es decir la bacteria decide hacia donde moverse, es un movimiento que responde a estímulos externos de la bacteria, entonces en el caso nosotros en vez de estar flotando decidimos nadar en una dirección así actúa la bacteria con su flagelo. Ahora como este movimiento

bacteriano generado por el flagelo conlleva un gasto de energía para la célula, consume ATP. Aquí vemos estructuralmente el flagelo con su cuerpo basal, su gancho y su filamento compuesto por flagelina, y esto es solamente para mostrarles que entre los Gram + y – que poseen el flagelo la única diferencia está dada en la estructura del cuerpo basal, porque?, porque obviamente las paredes al ser distintas el cuerpo basal tiene que ser distinto para adecuarse a ese tipo de pared vemos ej. Que el cuerpo basal de los Gram (+) es más simple, tenemos aquí unas proteínas que conforman este cuerpo basal, que cuando están en la parte de la membrana lipídica son unas especie de anillos que van a dejar un poro en el interior, y tenemos unas proteínas que van cruzando este poro y que va a pasar a través del péptidoglican para llegar a la superficie de la bacteria y unirse al gancho del flagelo. Ahora en el caso del Gram (-) como tenemos más de una membrana lipídica vamos a tener mayor cantidad de estas proteínas en forma de aro que en su parte externa son hidrofóbicas y en la parte interna tienen la capacidad de permitir el paso de proteínas hidrofilicas, por lo tanto tenemos muchos aros para atravesar esa pared celular, ahora la formación de este flagelo es bastante particular porque se dice que tiene un crecimiento que es contrario al crecimiento del pelo, que es lo que quiere decir esto, que es una estructura que se va a elongar siempre desde la punta, no crece desde la raíz, como se va formando esta estructura por supuesto lo primero que se forma es el cuerpo basal y se va insertando siempre desde los anillos más internos hacia los externos,

entonces aquí tenemos un primer anillo con proteínas de soporte de ese anillo, y vemos que ahora un segundo anillo proteico que va a estar cruzando dentro de esta pared se ubica aquí en la parte más externa, como ocurre eso, porque los anillos ustedes recuerden que van dejando una especie de poro en el interior, es una especie de tuerca, por lo tanto este

segundo anillo ingresa por el primer anillo por su interior y se coloca ahora de manera más externa, se va a insertar ahora un tercer anillo, también ingresando por el interior y se coloca de manera más externa, hasta conformar todo el cuerpo basal. Una vez que se conforma el cuerpo basal la siguiente proteína que tiene que insertarse como estructura es el “gancho” y aquí nuevamente las proteínas ingresan por el interior de estas especies de anillos y se colocan ahora de manera externa en la célula. Ahora por el extremo de este gancho se va a ubicar una proteína especial llamada proteína K, que se llama así porque funciona como una proteína sombrero, nuevamente la proteína k que la vemos de color rosado va a ingresar por el interior del cuerpo basal, cruza el gancho y se ubica en el extremo más externo de este gancho y esta proteína k es esencial para el flagelo por que permite la estabilización de todo el filamento. Como se va a ir generando y elongando este filamento cada una de las proteínas flagelinas tiene que cruzar el cuerpo basal, el gancho y va cruzando este filamento que es de estructura helicoidal que se va formando uniéndosele proteínas en esta formación, por lo tanto siempre va dejando un espacio interno que cruza todo el filamento y siempre se van a ir insertando las nuevas proteínas ósea las nuevas unidades básicas del flagelo a este nivel en el extremo más lejano del filamento justo antes del cap. Por lo tanto si el cap se pierde se desarma todo el filamento de flagelina y el flagelo desaparece. De esa manera se van insertando las nuevas proteínas de flagelinas y el filamento va a crecer hasta el tamaño adecuado que está regulado para esa bacteria en particular, es decir el cap aguanta 18 longitudes de filamento si se pasara el cap no aguantaría y el filamento se perdería, por lo tanto es un equilibrio entre el tamaño del filamento y lo que pueda aguantar para estabilizar esa proteína K.

Aquí vemos distintos tipos de flagelos, nosotros vimos la formación de un solo filamento, es lo que que podemos ver en

este caso, y ese filamento cuando es unos solo está en un extremo de la bacteria se veía flagelo Monotrico que es de carácter polar. Vemos el caso de dos flagelos uno en cada lado se conoce como flagelo Anfitrico. Cuando tenemos un conjunto de flagelos en un solo lado de la bacteria se le llama flagelo Lofotrico que pareciera que fuera como un moñito de flagelos. En el caso de que los flagelos salgan alrededor de toda la estructura de la bacteria se le conoce como flagelo Peritrico que son varios flagelos que salen de manera homogénea alrededor de una bacteria como es el caso de la salmonella. Ahora la presencia de los flagelos generan movimientos que van a ser producido por la rotación de estos flagelos, los flagelos no son aletas, lo que hace es funcionar como las aspas de los barcos “como un ventilador” rota hacia un lado o hacia el otro. Ahora por ej. Cuando tenemos una bacteria que tiene solamente un flagelo monotrico, este flagelo es capaz de tener movimientos deducibles como en este caso, en donde vamos a ver que si rota hacia un sentido va a avanzar y si rota hacia el sentido contrario se va a devolver, es decir hacia adelante o hacia atrás. Pero también tenemos otras bacterias que cuando tienen un solo flagelo tienen otra posibilidad que no es avanzar y retroceder, si no que avanza y cuando cambia de sentido la rotación de este flagelo cambia de dirección, se detiene y pueden apuntar hacia otro lado, para retomar la rotación de avance.

Pero también tenemos otras bacterias, que cuando tienen un solo flagelo tienen otra posibilidad, que no es avanzar y retroceder, si no que avanzan y cuando cambia el sentido de la rotación de este flagelo cambian de dirección para retomar la rotación de avance. Esto es lo que ocurre en la mayoría de los casos, donde tenemos un sentido de rotación para avanzar y cuando cambia este sentido de rotación lo que hace es detenerse, se dirige a otro lado y vuelve a avanzar hacia otra dirección.

En el caso de una bacteria con flagelo peritico como lo que vemos acá, tenemos en un sentido de rotación: avance, y cuando avanza todos los flagelos se ordenan hacia un lado; cambia de sentido de rotación y se detiene, los flagelos se desordenan, la bacteria queda mirando hacia otro lado y vuelve a retomar el movimiento de avance.

Por lo tanto tenemos una rotación que nos sirve para avanzar y una rotación que nos sirve para cambiar de dirección.

La rotación en si tiene que ver con un mecanismo que es la ‘taxis’, que es el movimiento que está dirigido y que responde a un determinado gradiente físico-químico. Este estímulo puede ser por ejemplo la concentración de un compuesto orgánico que podría generar ‘químio-taxia’ (si hay mayor cantidad de un nutriente, mayor cantidad de azúcar, si hay algún elemento que sea tóxico para la célula, etc.). Cuando el estímulo es la luz, estamos hablando de ‘foto-taxia’, que generalmente está asociado a las bacterias que hacen fotosíntesis. Y tenemos también ‘aero-taxia’ que se ve muy evidenciado en las bacterias que son clorofílicas o las bacterias que son aerobias estrictas, que crecen en un ambiente con una mayor disponibilidad de oxígeno.

Entonces qué es lo que ocurre con estas bacterias con el movimiento asociado al flagelo, nosotros vamos a tener en el ambiente moléculas químicas que son favorables para la bacteria, que vamos a llamar ‘Atractantes’ porque las van a atraer. En general, producto de estas químio-taxias, de censar el medio externo para ver si es positivo o negativo, vamos a tener una rotación que va a ser a favor del puntero del reloj, que va a generar un cambio de dirección. Y cuando está en contra de la aguja del reloj, ahí es cuando avanza la bacteria.

Como se regula esto, la regulación es un mecanismo molecular de la quimio-taxia,

que está asociada a lo que se llama ‘sistema de dos componentes’, porque vamos a tener siempre la presencia de los receptores (que están a nivel de la membrana de esta bacteria) y vamos a tener sensores en la proteína que va a captar el estímulo, se van a modificar, y vamos a tener proteínas que van a censar esta modificación y que van a transmitir esa información, en este caso, hacia el cuerpo basal del flagelo que funciona como el motor del flagelo, y que le va a decir al flagelo si debe seguir rotando o si debe cambiar el sentido de la rotación.

El sistema de dos componentes que estaba a cargo de la regulación de esta quimio-taxia, se conoce como el ‘Sistema Che’.

Aquí en los sensores, el receptor va a captar esta señal, esto va a ser censado por proteínas que están a nivel citoplasmático de este receptor, que van a ver este cambio y gracias a esa modificación, se va a producir una fosforilación en uno de estos sensores. Entonces de manera más simple, cuando está fosforilado el sensor producto de la unión de este atractante, éste es capaz de interactuar con CheY (esta proteína intracelular). Al interactuar con ella, CheY se fosforila, cuando está fosforilada (tiene un grupo fosfato unido), es capaz de unirse al cuarto basal de el flagelo, que se conoce también como el ‘Motor flagelar’. Cuando se une él, es capaz de avisarle que debe cambiar el sentido de rotación.

Hay otras proteínas involucradas en este sistema que van a ayudar a regular este sistema para que vuelva a cero (que todo lo que se fosforiló, se desfosforile, para que siga censando el estímulo externo y no quede pegado en el tiempo).

Las fimbrias también están a nivel de superficie externa, son más delgaditas que los flagelos, y en este caso están compuestas por una proteína que se llama ‘pilina’. La función que tiene la fimbria es directamente asociada a la adherencia de

la bacteria, mejora los procesos de adhesión (el procesos de adhesión, es uno de los primeros pasos para los procesos infecciosos o de colonización de la bacteria). Hay más de un tipo de fimbria, la fimbria peritrica (donde los flagelos peritricos están alrededor de toda la bacteria), hay otro tipo de fimbria que se conoce como tipo curly, y otra fimbria diferenciada que se llama ‘Pili tipo 4’ o Pili sexual, que tiene una funcionalidad especial dentro de la bacteria, y lo que hace es estar asociada al proceso de conjugación (que es una forma que tiene la bacteria de compartir material genético entre bacterias), y la gracia que tiene es que puede interactuar entre la bacteria que tiene el Pili tipo 4 con una bacteria que no lo tiene; es capaz de hacer esta interacción y además es capaz de contraerse luego de la interacción, y así acerca estas dos bacterias lo suficiente para realizar este intercambio genético

Cuando la bacteria siente que las condiciones ambientales no son óptimas genera estas condiciones de supervivencia para asegurarse que la especie perpetúe. Cuál es la gracia de estas esporas: que están compuestas del mismo material genético de la bacteria, muy compactado y muy protegido, que potencialmente si las condiciones ambientales mejoran, germinan y permiten generar nuevamente a esa bacteria. Son muy resistentes al calor, disecación, radiación. Cuando la bacteria muere, la espora sobrevive.

Cuando se genera una espora lo que se hace es replicar el material genético y esta bacteria ahora comienza una separación de la célula a nivel del citoplasma con invaginaciones de la membrana plasmática y comienza a cerrar el genoma en un lugar físico de la célula. Luego genera una doble membrana y asociada a la membrana al interior una capa gruesa de peptidoglican, y por fuera genera una cubierta compuesta por hidratos de carbono sumamente firme y compacta que entrega la protección y

nutrición (HdeC) necesarios a la espora para activar el metabolismo.

Una vez que ya está formada la doble membrana el peptidoglican y la cubierta protectora la bacteria la libera y en el proceso de liberación la bacteria muere, por eso la bacteria en el fondo lo que hace es tratar de conservar su especie sacrificándose como célula pero generando esta forma vegetativa capaz de subsistir a la falta de alimento, agua, exceso de radiación, etc. En los laboratorios esto se produce cuando los cultivos están muy viejos, cuando decae en la curva de crecimiento, empieza a producir esporas antes de que muera el cultivo por completo.

Las esporas son bastante grandes dentro de la bacteria y básicamente consumen toda la energía que produce esa bacteria para la replicación del genoma como para producir la protección con el genoma estructural.

Otras estructuras que tienen solo algunas bacterias son los cuerpos de inclusión, que son bacterias capaces de acumular compuestos dentro del citoplasma, no están dentro de un organelo si no que son acumulaciones de nutrientes, metabolitos, glicógenos, polifosfatos, etc. Estas acumulaciones cubren prácticamente todo el citoplasma. En las cianobacterias (generalmente) se produce un tipo de acumulaciones denominadas vesículas de gas, como las cianobacterias son acuáticas y capaces de realizar fotosíntesis y como viven en el agua tienen este sistema de acumular gas en forma de vesículas para controlar los niveles de flotación, ya que para realizar la fotosíntesis necesitan luz solar y no pueden mantenerse muy en el fondo del agua y necesitan flotar para captar la luz.

La espora en la bacteria es distinta a la de los hongos, en la bacteria es solo una espora y es más que nada una forma de resistencia y supervivencia por eso nace a

partir de diferenciación celular es una forma vegetativa, en cambio en los hongos las esporas son una forma de reproducción masiva (asexuada).

Genetica Bacteriana.

La estructura general es bastante similar en eucariontes y procariontes, cambian los nombres en algunas cosas, el sistema es más simple para las bacterias, para los eucariontes hay más cofactores que están involucrados.

En bacterias específicamente vemos mutaciones y transferencia lateral de genes, que son sistemas que tienen las bacterias para introducir variabilidad en su material genético.

Genotipo: patrimonio genético de un organismo.

Fenotipo: características observables y medibles producto de la expresión del genotipo.

El genoma bacteriano también se le conoce como nucleoide porque es un nucleo falso (las bacterias no tienen núcleo). Así se anotan los genomas cada uno de estos colores es un gen, y ese mismo genoma se puede leer en diferentes marcos de lectura. El material genético en las bacterias está altamente compactado, en las bacterias no están las histonas, tienen un sistema de compactación menos eficiente que nosotros, por lo tanto nosotros podemos tener más que las bacterias respecto a nuestras células.

Características del genoma de una bacteria.

El genoma de una bacteria es circular, y es por eso que cuando se replica este genoma nosotros conocemos y podemos conocer el origen de esa replicación y el término de la replicación. Porque la replicación comienza en u lado y avanza de manera bidireccional y termina siempre en un punto.

Generalmente formado por DNA circular de doble hebra sobre-enrollado

No está envuelta por membranas como en el caso de los núcleos eucariontes.

El tamaño es altamente variable, porque las bacterias son altamente variables, tenemos bacterias muy pequeñas como los hemofilos, frente a Coli que es una bacteria promedio y esto pasa lo mismo en los eucariontes varia solo un par de nombres de las enzimas pero es exactamente igual y aparte que las enzimas de los eucariontes trabajan con un cofactor que las enzimas de los procariontes no trabajan de ese modo

Un alumno pregunta ¿para qué sirve la primasa ? y la profe le contesta que rellena los fragmentos con unos primes de arn y la polimerasa reemplaza el primer de arn por adn ,Entonces una vez que tenemos nuestro ADN replicado ahí tenemos el dogma central de la biología que es el adn , lo normal para las bacterias es que el adn se transcriba a un arn mensajero( transcripción ) , que el arn mensajero se traduce para generar la proteína atraves del material genético que es la parte funcional (traducción ), ahora en los virus sabemos que hay una modificación de este dogma ya que sabemos que muchos virus ocupan arn como material genético , ósea sufren una replicación de arn y tenemos otros virus que tienen arn y tienen que pasarlo adn para poder ser funcional y se le conoce como transcripción inversa pero eso ocurre en virus pero en bacteria y eucarionte es como ya lo mencionamos anteriormente .

Si podemos secuenciar el adn así se logra ver (imagen de power ) solo cuatro letras , que es el lenguaje de la genética timina , citosina , guanina y adenina

Ye este lenguaje tiene una información ya sea como el orden de los nucleótidos como por los espacios .

Aquí por ejemplo vemos un gen en colores , esta la secuencia de un gen

vamos a ver en este mismo gen en un esquemita ( imagen del power point )

vamos a ver secuencia que van a estar regulando a ese gen , vamos a tener secuencias que nos vana atorgar la información de inicio de ese gen , vamos a tener una región

que nos entrega la información de la proteína , secuencia que nos entrega la información de que ese termino y todo eso esta en esa secuencia .

Ahora antes de ver el gen en si nos preguntamos ¿ Que es un gen ? , un gen es una entidad genética que va a codificar para un producto , ahora originalmente antes se consideraba un producto proteico , actualmente el material genético se dice que no llega siempre a una proteína , puede llegar a solamente un péptido o a un arn especifico y tiene alguna función especifica lo llamaremos gen , y la expresión de un gen que si llega a una proteína que es lo mas normal o a un arn o un péptido nos va a mostrar el fenotipo de ese genotipo y aquí vemos las estructura de un gen , es lo mismo que vimos denante pero con la secuencia de un gen aca lo vemos como un esquema entonces la secuencia se envía cuando hacemos una secuensiacion y uno lo trasforma en un esquema que es exactamente lo mismo

un gen tiene que tener toda la información para que sea transcrito es decir para formar un arn mensajero y para que ese arn mensajero se tranforme en una proteína por lo tanto , primero tenemos que tener regiones de esta secuencia que nos entrega informaicon para poder transcribirla aquí vemos una región regulatoria , cuando uno habla de una región regulatoria hablamos de una región que tiene proteínas reguladoras y esta regulación lo que hace es aumentar el proceso o disminuir , osea se va a producir mas o menos arn mensajero , después tenemos una zona que es la zona promotora que también se le conoce como la región -10 por que es la ubicación que tiene esa zona que es algo sumamente escandarizado y que es la región o secuencia que es reconocida por arn polimerasa , la arn polimera que es la proteína que va hacer la transcipcion del arn mensajero , luego en la secuencia vamos a tener un punto que se le conoce como el punto de transcripción o +1 , que es el primer nucleótido que se lee y va hacer transcrito en el arn mensajero y se conoce como +1 por que es el primer nucleótido que va hacer leído y transformado en arn mensajero y nos da la capacidad de ir localizando las otras áreas , si se fijan acá ( imagen del

power ) el promotor dice región -35 y -10 por que se ubica a 35 nucleótidos antes del punto de inicio de la transcripción entonces son 35 nucleótidos antes donde se une el arn polimerasa , entonces lo nucleótidos que están para un lado se les

llaman rio arriba y están para el lado negativo , y los rio abajo que van a estar en los positivos , el inicio de la transcripción nos da la posibilidad de ubicarnos en la secuencia .

Entonces , quedándonos en la transcripción vamos a empezar a crear nuestro arn mensajero esa arn mensajero va hacer transcrito y esto va a avanzar hasta llegar a la secuencia que es el terminador de la transcripción , entonces en el fondo el arn polimerasa va a empezar a transcribir aca , va a avanzar en esta secuencia , el arn mensajero va a terner un tamaño determinable , ahora ese arn mensajero tiene que tener secuencias que sirvan para ser ahora traducidos en una proteína por eso después del inicio de transcripción , donde va a compenzar el adn mensajero viene una secuencia que se llama secuencia de unión a ribosoma , que es una secuencia que es reconocida por los ribosomas que son complejos riboproteicos que están encargado de la síntesis de proteína ( traducción) entonces aquí es capaz de unirse el ribosoma y luego de eso tenemos ahora una secuencia que nos va a dar el inicio de la traducción , el incio de la síntesis de proteínas que es siempre una secuencia atg que son esos tres nucleótidos siempre , siempre , aquí comienza la proteína y luego vamos a avanzar a una secuencia que nos da la señal del termino de la proteína que en este caso son tres opciones de tripletes de tag , que por supuesto esta adentro de nuestro arn mensajero por lo tanto nuestro producto proteico final va a tener ese tamaño y lo que se encuentra al medio se va a llamar región codificante que en el fondo es la región o tamaño que va a tener nuestra proteína , toda esa información esta en el gen en el adn.

La OMS creo en algun momento un nombre que se llama NIE neoplasia intraconectival escamosa y hay tees tipos, leve, moderada y severa, la displacia leve se refiere al desplazamiento de la celula basal y parabasal, la moderada y severa significa que es una displacia atipica.

Aqui tenemos el ejemplo de un paciente de 72 años de edad sin antecedentes sistemicos ni habitos de vicio asociados (tabaco, alcohol, etc) fue derivada en un consultorio de quilpue por una lesion blanca en borde lingual, fue derivado como candidez y hay una biopsia insicional parcial porque no saco conectivo y esta muy superficial la muestra, al mes se hizo otra muestra del mismo tipo y se hizo una prueba de PCR es una lesion verrugoide asociada a virus papiloma lo que induce una displacia.

(Aqui se ven varios tipos de enfermedades)

Las capas superficiales y se ve el nucleo celular donde la celula sufre aumento de su membrana y entra agua por lo tanto se hincha y e esta adaptando porque hay una intensa proliferacion celular y estas celulas que se irrigan x conectivo y es mas dificil que llegue a las celulas de arriba por lo tanto estas son mas lipidicas que las basales, y para sobrevivir se adaptan, y sufren este cambio adaptativo y es un cambio revercible.

Una leucoplacia leve podria volver a aparecer o desaparecer por completo por eso aca tenemos una segunda biopsia donde se ve que no hay lesion aunque se ve una displacia con qu se nota, el tratamiento de esta paciente debido a su edad y a los cambios que fuimos capaz de observar en el microscopio, fue control, ya que no podemos extirpar la mitad de la lengua.