Morfologa, sntesis y estructura de la pared celular en las bacterias

Introduccin

Las clulas de menor tamao son visibles solo con un microscopio La mayor parte de las bacterias miden 1um de dimetro Cada clula contiene las bases genticas del ADN y ARN

Diferencias entre los eucariotas y los procariotas

Las clulas de los animales, plantas y hongos son eucariotas Las bacterias y las cianobacterias son procariotas Las procariotas carecen de ncleo y poseen un ribosoma 70s La mayora de las bacterias poseen una capa de peptidoglucano

Diferencias entre los procariotas

Las bacterias pueden diferenciarse entre s por su morfologa Pero es difcil diferenciarlos en funcin a su tamao Las bacterias presentan distintas formas Forma esfrica (1 coco) (2 diplococos) (4-20 estreptococos) (2 planos micrococos) (3 planos sarcinas) ( varios estafilococos) Forma bastoncillo (1 bacilos) (2 diplomacillas) (cadenas estreptobacilos) (empalizada y bacilos curvados) Forma helicoidal (1 espiral-espirilo rgida-espiroqueta- flexible) Comparacin celular de bacterias gram positiva y gram negativa

Una grampositiva posee una gruesa capa de peptidoglucano con cido teicoico y lipoteicoico Una gramnegativa posee una capa delgada de peptidoglucano con lipopolisacaridos, fosfolpidos y protenas El espacio periplasmatico se ubica entre la membrana citoplasmtica y la membrana externa, el cual contiene las protenas de transporte y degradacin. Adems est unida al peptidoglucano por enlaces de lipoprotenas

Tincin de gram

Es una prueba til y de fcil realizacin que permite diferenciar las dos principales clases de bacterias Se colocan sobre un portaobjetos bacterias fijadas por calor o secadas de algn otro modo y se tien con cristal violeta. A continuacin, se aade una solucin yodada y luego se realiza un lavado con un agente decolorante (acetona) y agua para eliminar el colorante no fijado Posteriormente se cubre con un colorante de contraste, safranina, para teir de rojo las clulas que no han retenido el cristal violeta.

Resultados en bacterias Gram positivas y Gram negativas

En bacterias gram positivas se tien de color prpura, el colorante queda atrapado en la capa de peptidoglucano (una estructura entrecruzada y gruesa que tiene forma de malla y rodea a la clula). En cambio, las bacterias gram negativas presentan una delgada capa de peptidoglucano incapaz de retener el colorante cristal violeta, por lo que las clulas se tien con el colorante de contraste y adquieren un color rojo

Clula (gram positiva) clula (gram negativa)

Principales caracterstica de las eucariotas y procariotas

caractersticaseucariotasprocariotas

GruposAlgas, hongos, protozoos, animales y plantasBacterias

Tamao5mm0.5-3mm

ncleoMembrana nuclearSin membrana nuclear

Mitocondrias, Ap. Golgi y retculo endoplasma ticosino

Pared celularSolo hongosComplejo formado por lpidos y protenas

RespiracinVa mitocondrialMembrana citoplasmtica

Bacterias que no se diferencia mediante la tincin de gram

las mico bacterias (que poseen una envoltura externa cerosa y se distinguen mediante la tincin de cido resistencia) los mico plasmas (los cuales carecen de peptidoglucano)

Ultra estructuras de las bacterias

Estructuras citoplasmticas

El citoplasma de las bacterias contiene ADN cromosmico, ARN, ribosomas, protenas y metabolitos El cromosoma bacteriano procariota se compone de una nica molcula circular doble contenida en un nucleoide. Las clulas tambin pueden poseer plsmidos, que son unas molculas extra cromosmicas circulares ms cortas que el ADN. (se ubican en las gram (-)) El ribosoma bacteriano consta de 2 subunidades de 30s y 50s que forman un ribosoma de 70s y es distinto al de 80s de las eucariotas. La membrana citoplasmtica posee una estructura lipdica pero no contiene esferoides (ejem. Colesterol) La M.C. tiene funciones como trasporte y produccin de energa La M.C, invaginada forma el mesosoma

Morfologa de las bacterias segn la tincin de Gram

En las bacterias grampositivas, el cristal violeta de la tincin de Gram es fijado por la solucin yodada y atrapado en la gruesa capa de peptidoglucano.

El decolorante se disemina por la membrana externa gramnegativa y elimina el cristal violeta de la capa delgada del peptidoglucano. Las bacterias gramnegativas se visualizan mediante el colorante de contraste rojo.

Bacterias Grampositivas y Gramnegativas

La bacterias cuyos nombres se encuentran en parntesis no se encuentran en todas las bacterias Durante el proceso de divisin celular, la membrana y el peptidoglucano crecen para formar un tabique divisorio que separa a las clulas hijas.

Membrana citoplasmtica

La membrana citoplsmlca contiene la maquinaria necesaria para la produccin de trifosfato de adenosina (ATP) (sistema de transporte de electrones, citocromos, El adenosina trifosfatasa [Fl-ATPasaD y, asimismo, cuenta con un potencial de membrana.)

Este potencial de membrana es el que proporciona la energa electroqumica para las protenas de transporte y el motor de los flagelos.

ADP, difosfato de adenosina FAD, flavina adenina dinucletido NAD, nicotina adenina dinucletido NADH, forma reducida de la nicotina adenina dinucletido Pi, fosfato.Estructura de la membrana bacteriana

estructuraConstituyentes qumicos

Membrana plasmticaFosfolpidos, protenas y enzimas

Pared celular gram (+)Cadenas tipo glucano de N-acetil glucosamina y N-acetilmuramico cido teicoico glicerol fosfatos cido lipoteicoico cido teicoico unido a lpidos

Pared celular gram(-)Capa ms delgada de peptidoglucano

Espacio peri plasmticoEnzimas que participan en mecanismos de transporte, degradacin y sntesis

Membrana externaFosfolpidos con cidos grasos saturados.

Protenas Porinas, lipoprotenas y protenas de transporte

Lipoprotenas Lpido A, polisacrido central (core) y antgeno 0

Otras estructuras Capsulas polisacridos Pilis pilinas adhesinas Flagelos protenas motoras (flagelina)

Bacterias Grampositivas

Posee una pared celular gruesa con varias capas. El peptidoglucano es un exoesqueleto (malla) El peptidoglucano es un elemento clave para la estructura, replicacin y estructura de las clulas. El peptidoglucano puede degradarse mediante el tratamiento de lisozima. La lisozima es una enzima presente en la mucosidad y las lgrimas que producen bacterias. La eliminacin de la pared celular produce un protoplasto. La gram (+) tambin poseen cidos teicoicos y lipoteicoicos Los cidos teicoicos son unos polmeros hidrosolubles de fosfatos de poliol y son fundamentales para la viabilidad celular. Los cidos lipoteicoicos poseen cidos grasos y estn unidos a la membrana citoplasmtica

Bacterias gramnegativos

Las paredes celulares gramnegativos son ms complejas La pared celular contiene 2 capas en el exterior de la membrana citoplasmtica y situado encima la capa de peptidoglucano que representa el 5% al 10% de su peso de la pared celular La pared celular gramnegativa no contiene cidos teicoicos y lipoteicoicos En la parte externa del peptidoglucano se encuentra la membrana externa. El lips tambin es conocido como endotoxina y constituye un potente estimulador. El lipopolisacaridos provoca la aparicin de fiebre incluso shock tras la liberacin de grandes cantidades de endotoxinas. Un grupo de protenas (porinas) forman poros que permite la difusin a travs de la membrana de molculas hidrfilas

.Estructura general del peptidoglucano de la pared celular

A. El peptidoglucano forma una especie de malla alrededor de la clula. B. La malla de peptidoglucano est formada por un polmero de polisacrido cruzado por puentes peptdicos. C. Los pptidos estn entrecruzados a travs de un puente peptdico existente entre la D-alanina (D-ala) terminal de una cadena y una lisina (lys) (o otro aminocido) de otra cadena.

En Staphylococcus aureus, un puente de pentaglicina (gly5) se encarga de ampliar el entrecruzamiento (vase figura).

D. Representacin de la estructura del peptidoglucano de Escherchia coli. El cido diaminopimlico (el aminocido tipo diamino que se encuentra en la tercera posicin del pptido) est unido directamente a la alanina terminal de otra cadena (de este modo se consigue el entrecruzamiento del peptidoglucano). La lipoprotena ancla la membrana externa al peptidoglucano.Gram negativas

Las paredes celulares gramnegativas son ms complejas Una pared celular gramnegativa contiene dos capas situadas en el exterior de la membrana citoplsmica. Inmediatamente por fuera de la membrana citoplsmica se encuentra una delgada capa de peptidoglucano que representa tan slo un 5% a 10% del peso de la pared celular y la membrana externa La zona comprendida entre la superficie externa de la membrana citoplsmica y la superficie interna de la membrana externa se conoce como espacio periplsmico. En el espacio periplsmico. Adems, este espacio contiene tambin componentes de los sistemas de transporte de azcares, La zona externa est formada fundamentalmente por una molcula anfiptica denominada lipopolisacrido (LPS). El LPS tambin es conocido como endotoxina y constituye un potente estimulador de las respuestas inmunitarias.

Estructuras externas

Algunas bacterias (grampositivas o gramnegativas) se encuentran rodeadas por unas capas laxas de protenas o polisacridos denominadas cpsulas. Las cpsulas y la capa de limo se conocen tambin como glucoclix. La cpsula puede actuar tambin como barrera frente a molculas hidrfobas txicas Los flagelos son unos propulsores en forma de cuerda que estn formados por unas subunidades proteicas enrolladas helicoidalmente (flagelina) asimismo, se unen a las membranas de las bacterias mediante unas estructuras (gancho y cuerpo basal) Las especies bacterianas pueden tener uno o varios flagelos en su superficie, Las fimbrias (pili) son unas estructuras piliformes que se localizan en la parte externa de las bacterias y estn formadas por unas subunidades proteicas (pilina). Las fimbrias se diferencian morfolgicamente de los flagelos por su menor dimetro (3-8 nm frente a 15-20 nm) y carecer de una estructura helicoidal.

Excepciones Bacterianas

Las micobacterias poseen una capa de peptidoglucano (con una estructura ligeramente distinta), Estas bacterias se definen como acidorresistentes. La capa ipdica es antifagoctica y responsable de la virulencia de estas bacterias.

Estructura y biosntesis de los componentes de la pared celular bacteriana

Los componentes de la pared celular son estructuras grandes que estn formadas por polmeros de subunidades. Este tipo de estructura facilita su sntesis. La sntesis dee peptidoglucano, lipopolisacrido, cidos teicoicos y la cpsula tiene lugar en el exterior de la bacteria(Peptidoglucano, mucopeptido, mureina)

El peptidoglucano es una malla rgida formada por cadenas Lineales de polisacridos que estn unidas a travs de pptidos. A su vez, el polisacrido se compone de disacridos repetidos de N-acetilglucosamina y cido JV-acetilmurmico

Al cido N-acetilmurmico se encuentra unido un tetrapptido.

Los dos primeros aminocidos unidos al cido N-acetilmurmico pueden variar en distintos microorganismos.

Acidos teicoicos

Los cidos teicoicos y lipoteicoicos son polmeros de ribosa o glicerol modificados qumicamente y unidos por grupos fosfato El cido lipoteicoico posee un cido graso que est unido a la membrana. El cido teicoico se sintetiza a partir de subunidades de manera semejante al peptidoglucano.

Lipopolisacaridos

Est formado por tres secciones estructurales: lpido A, regin central delpolisacrido (regin central rugosa) y antgeno 0

El lpido A constituye un componente bsico del lipopolisacarido que es esencial para la viabilidad de la bacteria.