xx |
x |
|
|
x |
BACTERIOLOGÍA |
INMUNOLOGÍA
|
MICOLOGÍA |
PARASITOLOGÍA |
VIROLOGÍA |
|
BACTERIOLOGÍA - CAPÍTULO UNO
CÉLULA BACTERIANA
Dr. Alvin Fox
Professor Emeritus
University of South Carolina School of Medicine
Traducido por: estudiantes:
Nadia Romero, J. Armando Palacios y Profesoras: M en C. Ana Laura Luna-Torres,
Dra. en C. Paula Figueroa-Arredondo - Profesora de Microbiología
Molecular
Posgrado de Biomedicina
Molecular de la Escuela Nacional de Medicina y Homeopatía
Instituto Politécnico
Nacional
|
EN PORTUGUÉS |
VA EL CAPÍTULO 2
|
|
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL |
E-MAIL
DR PAULA FIGUEROA |
BUSCAR |
|
|
PALABRAS
CLAVE
Procarióntes
Eubacteria (Bacteria)
Archaebacteria (Archaea )
Eucariontes
Plásmidos
Cromosomas
Ribosomas
Peptidoglicano (mureína, mucopéptido)
Tinción de gram
Gram negativos
Gram positivos
Envoltura celular
Membrana celular
Pared celular
Membrana externa
Espacio periplásmico
Fosforilación oxidativa
Esferoplasto/protoplasto
Flagelos
Quimiotáxis
Filamento axial
Proteína de unión al periplasma Permeasas
Gránulos de almacenamiento
Pili (fimbrias)
Cápsula (capa viscosa y glucocálix)
Endosporas
Figura 1a . Taxonomía de los seres vivos
|
Procariontes y
eucariontes
Las bacterias verdaderas
(las cuales incluyen todas las bacterias que infectan al hombre) son
miembros de un reino (Eubacteria, bacterias verdaderas). Por otra
parte, otro grupo de microorganismos a menudo encontrado en ambientes
extremos, forma un segundo reino (las archaebacteria, Archaea).
Morfológicamente, los organismos de los dos reinos parecen similares, sobre
todo por la ausencia de un núcleo y por tanto están clasificados como
procariontes. Sin embargo, presentan entre ellos grandes diferencias
bioquímicas. La mayoría de los Archaea vive en los ambientes tales
como fuentes sulfurosas de agua caliente donde experimentan temperaturas tan
altas como de 80°C y pH de 2, a estos se les llama termoacidófilos. Otros
viven en medios ambientes que contienen metano (metanógenos) o resisten
altas concentraciones de sal (halófilos extremos).
Archaea
Con base en sus secuencias
de ADN, parece que el reino Archaea y los eucariontes divirgieron del
Eubacteria, antes de haber divergido entre ellos (Figura 1a) y de alguna
manera, las Archaea son bioquímicamente más parecidas a los
eucariontes, que lo que puedan parecerse a las Eubacteria. Por
ejemplo, la RNA polimerasa de las Archaea
es un complejo, en términos del número de subunidades, como lo son las
polimerasas nucleares eucariontes y existe considerable homología con
algunas subunidades de los eucariontes. La estructura del promotor del gen
de las Archaea es también mas parecida a las de los eucariontes, que
a las de las Eubacteria. Aunque como las Eubacteria, las
Archaea presentan operones y transcriben mRNA policistrónico. También
existe similitud entre los factores de la síntesis de proteínas de las
Archaea y los eucariontes, sugiriendo que los mecanismos de síntesis de
proteínas de los eucariontes en general y el Archaea puedan ser
similares. Los rRNAs 16s de las Eubacteria y de las Archaea
son bastante diferentes a nivel de su secuencia de nucleótidos.
Las eubacterias (con
excepción de los géneros Mycoplasma y Chlamydia) poseen
peptidoglicano (sinónimos: mureína, mucopéptido, esqueleto de pared
celular). El peptidoglicano, contiene un azúcar único el ácido murámico que
no se encuentra en otros organismos en la naturaleza. Por otra parte, las
Archaebacteria contienen pseudomureína, que es diferente en su
estructura de la mureína eubacteriana.
En vista del número
creciente de similitudes entre las Archaea y los eucariontes, el
término Archaebacteria ya casi no se utiliza y a todas las otras
formas celulares de vida (que incluyen las plantas, animales y hongos), se
les llaman eucariontes.
Los miembros de las
Archaea no son patógenos de humanos y no se discutirán.
Semejanzas entre Archaea y los eucariontes |
|
Eubacteria |
Archaea |
Eucariontes |
Núcleo |
No |
No |
Sí: limitado por membrana |
Nucleosomes/histones |
No |
Sí |
Sí |
Operones/RNAs policistrónicos |
Sí |
Sí |
Sí |
Intrones |
No |
No |
Sí |
Proteína de unión a la caja de TATA |
No |
Sí |
Sí |
Organelos |
No |
No |
Sí: mitocondria, lisosomas, retículo endoplásmico etc. |
Cromosomas |
Uno Circular |
Uno Circular |
Más de uno |
RNA Polimerasa |
Una (simple) |
Más de una (complejo) |
Más de una (complejo) |
Aminoácido iniciador de proteínas |
N-formil metionina |
Metionina |
Metionina |
Sensibilidad de la síntesis de proteínas ante la toxina diftérica |
Insensible |
Sensible |
Sensible |
Peptidoglucanos |
Sí |
No |
No |
Síntesis de proteínas |
Los
-
factores de iniciación
-
proteínas ribosomales
-
factores de alargamiento
Los de los Archaea se asemejan mas a los eucariontes que lo que
se asemejan con las eubacterias. |
Diferencias
entre procarióntes y eucariontes
La célula de los procarióntes, en contraste con la célula eucariónte, no es
compartamentalizada. No están presentes, membranas nucleares, ni mitocondria, ni
retículo endoplásmico, ni aparato de Golgi, ni fagosomas o lisosomas. (Figura
1b, 2 y 3). Los procarióntes generalmente poseen un sólo cromosoma circular.
Debido a que no hay membrana nuclear, el cromosoma está unido a un sitio
específico en la membrana celular - el mesosoma. Los ribosomas procarióntes son
70S (S representa la unidad de Svedberg, una medida de tamaño), mientras que
ribosomas eucariontes son más grandes (80S). Las subunidades ribosomales
procariontes son 30S y 50S (en los eucariontes son más grandes). La subunidad ribosomal
30S contiene RNA 16S, mientras que la subunidad ribosomal 50S contiene
23S y 5S. El RNA ribosomal es mayor en los eucariontes (por ejemplo. rRNA 18S
contra 16S). Las membranas bacterianas generalmente no contienen esteroles (por
ej., colesterol).
|
Figure 1b. Comparación entre procariontes (Eubacteria) y eucariontes
Figura 2. Célula animal
Figura 3. El prototipo de la célula bacteriana
|
Estructuras
Bacterianas
A pesar de que
comparadas con los eucariontes, estas carecen de complejidad, se pueden definir
estructuras eubacteriales, aunque no todas las bacterias poseen cada uno de
estos componentes.
Plásmidos
Estas son
moléculas de DNA extracromosomal, presentes generalmente en múltiples copias,
que a menudo codifican para factores de patogenicidad y factores de resistencia
a antibióticos. Algunas formas también están relacionadas con la replicación
bacteriana.
La envoltura
celular
Las bacterias se
pueden dividir en dos grupos sobre las bases de su tinción de Gram. Las
bacterias gram positivas se quedan teñidas con cristal violeta después de lavar
y las gram negativas no. Todas las bacterias tienen una membrana celular donde
ocurre la fosforilación oxidativa (ya que no tienen mitocondrias). Al exterior
de la membrana celular, está la pared celular, la cual es rígida y protege a la
célula de la lisis celular. En las bacterias gram positivas, la capa de
peptidoglicano de su pared celular es una capa mucho más gruesa que en las
bacterias gram negativas. Las bacterias gram negativas tienen una membrana
externa adicional. La membrana externa es la barrera más importante de
permeabilidad en las bacterias gram negativas. El espacio entre las membranas
interna y externa se conoce como espacio periplásmico. En el espacio
periplásmico las bacterias Gram negativas almacenan enzimas degradativas. Las
bacterias Gram positivas carecen de espacio periplásmico; en su lugar secretan
exo-enzimas y realizan digestión extracelular. Esta digestión es necesaria ya
que moléculas mas bien grandes no pueden pasar fácilmente a través de la
membrana externa (si está presente) o la membrana celular.
|
|
Formas
Bacterianas libres de pared
Cuando las
bacterias se tratan 1) con enzimas líticas que degradan la pared celular, por
ejemplo: lisozima o 2) con antibióticos que interfieren con la biosíntesis de
peptidoglicanos, se producen bacterias libres de pared celular. Generalmente
estos tratamientos generan organismos no viables, pero que son útiles en la
experimentación in vitro. A las bacterias libres de pared que no pueden
replicar se les llama esferoplastos (cuando la membrana externa aún esta
presente) o protoplastos (si la membrana externa ya no está presente).
Ocasionalmente estos tratamientos generan formas de bacterias libres de pared
que pueden replicar (las formas L).
|
Figura
4. Bacilo E. coli –procarionte con múltiples flagelos (SEM
x26,730)
© la Microscopia, S.a.
Utilizado con permiso
de Dennis Kunkel
|
Flagelos
Algunas
especies bacterianas son móviles y poseen organelos de locomoción – los
flagelos (Figura 4), aquellas que los tienen son capaces de sentir su
ambiente y responder a nutrientes químicos o materiales tóxicos y mueven
hacia ellos o se alejan de ellos (por el fenómeno llamado quimiotáxis). Los
flagelos están embebidos en la membrana celular, y se extienden a través de
la envoltura celular proyectándose como largas cadenas. Los flagelos
consisten de un número de proteínas que incluyen la flagelina. Los flagelos
mueven a la célula mediante rotación por una acción tipo propela. Los
filamentos axiales en las espiroquetas tienen una función similar a los
flagelos. Las proteínas de unión en el espacio periplásmico o en la membrana
de célula se unen a fuentes de alimento (tal como azúcares y aminoácidos)
causando metilación de otras proteínas celulares de membrana, las cuales a
su vez afectan el movimiento de la célula por el flagelo. Las permeasas son
proteínas que transportan estos alimentos a través de la membrana celular.
Las fuentes de carbono y energía pueden ser almacenadas cuando sea necesario
en “gránulos citoplásmicos” los cuales consisten de glicógeno,
polihidroxibutirato o polifosfato.
|
Figura
5. E. coli con fimbrias (TEM x17,250)
© la Microscopia de Dennis Kunkel,
S.a. Utilizado con el permiso |
Pili
(sinónimo: fimbrias)
Los tipos de
pili (cuando están presentes) varían entre las especies. Los pili son
proyecciones tipo fibroso de las células (Figura 5). Algunos están
relacionados con la conjugación sexual y otros permiten la adherencia de la
bacteria a las superficies epiteliales del huésped que infecta.
|
Figura
6. Bacterias con forma de bacilo formadoras de cápsula. La cápsula está
compuesta de polisacáridos y poliproteínas. Las cápsulas tienen un papel en
la adherencia, virulencia, protección, aseguramiento de nutrientes y
reconocimiento célula-célula. Las cápsulas varían en grosor y pueden
fácilmente representar 2 veces el volumen del organismo. En una tinción de
cápsula, el fondo se tiñe de azul grisáceo y las células se tiñen en rojo.
La cápsula no esta teñida y aparece como una halo alrededor de la célula.
© Judy Bowen
Buckman Laboratories International, Inc.
Memphis, Tennessee, USA and
The MicrobeLibrary
|
Cápsulas y
laminas viscosas (Figura 6)
Se trata de
estructuras que rodean el exterior de la envoltura celular. Cuándo se ven más
definidas nos referimos a ellas como la cápsula. Cuando se observan menos
definidas, nos referimos a ellas como lámina viscosa o glicocalix. Estas
estructuras usualmente consisten de polisacáridos; sin embargo, en ciertos
bacilos, están compuestas de un polipéptido (el ácido poliglutámico). Estas
estructuras no son esenciales a la viabilidad celular y en algunas especies
habrá cepas que producirán cápsula, mientras que otras no. Las cápsulas de las
bacterias inhiben la ingestión y muerte producida por los fagocitos. Durante el
cultivo in vitro la síntesis de la cápsula a menudo se pierde.
Endosporas
(esporas)
Estas son formas latentes de células bacterianas producidas por ciertas
bacterias en condiciones de ayuno (Figura 7); las formas de crecimiento activo
de la célula se llaman células vegetativas. La espora es resistente a
condiciones adversas (incluyendo temperaturas altas y solventes orgánicos). El
citoplasma de la espora es deshidratado y contiene dipicolinato de calcio (ácido
dipicolínico) (Figura 8) el cual está relacionado con la resistencia de la
espora al calor extremo. Las esporas se encuentran comúnmente en los géneros Bacillus y
Clostridium.
|
|
Figure 7 A. Espora de Bacillus cereus (verde) y las células que no
forman esporas (rosa)
© Ralph Van Dyke Jr.
The Des
Moines University Osteopathic Medical Center, Des Moines, Iowa USA and
The MicrobeLibrary |
Figura 7B. larvae esporulación el cultivo se muestra de forma similar a las de
otros formadores de esporas. La célula vegetativa en forma de bastón tiene una
gruesa de capa de peptidoglicano.
©
Donald Stahly, la University of Iowa, Iowa City, and
The MicrobeLibrary |
Figura 7C. Una espora inmadura se muestra rodeada por su célula madre
(esporangio). Una copia del DNA bacteriano esta contenida dentro de la espora en
desarrollo. La cubierta externa de la espora aparece más delgada y menos
electrodensa que en la célula madura.
©
Donald Stahly, la University of Iowa, Iowa City, and
The MicrobeLibrary |
Figura 7D. La cubierta gruesa de la espora indica que la diferenciación de la
endospora ya es completa, aunque la endospora permanece aún dentro del
esporangio. Finalmente, la endospora se libera del esporangio. La cubierta
interna consiste en un máximo de siete capas distintas llamadas “lamellae”.
© Donald Stahly, la University of Iowa, Iowa City, and
The MicrobeLibrary |
|
Figura 8. Acido Dipicolínico |
|
|
|
|
Regreso a la sección de Bacteriología Microbiología e Inmunología on line
Favor de reportar problemas a
Richard Hunt
|