Micro.Estructura y funciones de las células microbianas Flashcards
Define: pleomórfico
De forma variable, como los micoplasmas, gracias a su falta de pared de peptidoglicanos
¿Tamaño estándar de un microorganismo?
Modelo de referencia = E. coli = 1-4 micrómetros
¿Bacteria más grande?
Ca. Thiomargarita magnífica (D. Bacteria)→ 1 cm = mayor que gusanos y la mosca de la fruta
La bacteria + grande del mundo presenta adaptaciones:
- Cierta compartimentación del ADN
- Sin ser orgánulos presenta cierta organización
¿Principal criterio para clasificar bacterias?
Pared celular de peptidoglicanos sobre la membrana (rigidez):
* Gram + (se tiñe de lila oscuro y se ve lisa)
→ mucho peptidoglicano
* Gram - (se tiñe de rosa y se ve rugosa)
→ poco peptidoglicano
→ memb externa sobre los peptidoglicanos = bicapa con ≠ composición (lipopolisacáridos)
→ Periplasma = espacio entre las memb
¿Qué puede haber por encima de las envolturas celulares?
Cápsula, pelos, flagelos y/o fimbrias
Funciones de la membrana citoplasmática
*Barrera de permeabilidad → semipermeable (¡! Osmosis)
- Impide salida
- Puerta para el transporte de:
- Entrada de nutrientes
- Salida de residuos
*Conservación de E → lugar de generación/disipación de F protonmotriz por la ≠ de cargas entre ambas caras de la membrana (i! para mov flagelos etc.)
*Anclaje de prots de membrana con f(x) i!
- Transporte de sust
- Bioenergética (reacc metabólicas)
- Quimiotaxia → sensores para detectar sustancias y acercarse/alejarse de ellas
Define: hopanoide
Compuesto pentacíclico similar a los esteroles que confiere rigidez a la membrana plasmática de los procariotas (EXCEPCIÓN: micoplasmas sí tienen colesterol)
¿Qué tipos de cubierta puede presentar una arqueobacteria sobre su membrana?
NO peptidoglicanos
→ Habitualmente Capa S (proteica) sobre la membrana
→ A veces pseudomureína bajo capa S (mureína = nombre antiguo de peptidoglicanos) → rigidez
→ A veces capa de metanocondroitina → rigidez
→ Excepcionalmente memb externa o vaina/sheath
¿Qué es la mureína?
Nombre antiguo de los peptidoglicanos
¿Son todas las membranas celulares bicapas lipídicas?
NO (monocapas de tetraéteres de diglicerol en Arqueas)
Describe los lípidos de membrana arqueanos
Diéter de glicerol
→ Enlaces éter en vez de éster
→ Cola hidrofóbica de isoprenos (no á grasos)→ 4 isoprenos de 5 C= Fitanilo (hidrocarburo 20 C)
En algunas colas fitanilos de bicapas ≠ se fusionan = bifitanilo (hidrocarburos 40 C) → monocapa de tetraéteres de glicerol (+rígida)
En algunas se pueden ciclar (p.ej. crenarqueol) → ++rigidez
Se saturan los sistemas de transporte transmembrana?
Medio NO rico en nutrientes → mucha afinidad para funcionar a [ ] muy bajas (se saturan a [ ] muy bajas)
Clases de mecanismos/sistemas de transporte
*Transporte simple (impulsado por la fuerza protonmotriz)
*Translocación de grupo (modificación química de la sustancia impulsada por un compuesto de alta energía)
*Transportador ABC (ATP-Binding Cassette)
3 componentes:
- Transportador transmembrana (canal)
- Prots con act ATPasa → hidrólisis ATP citoplasmático → E → cambio conformacional del transportador
- Prots de unión con gran afinidad por el sustrato → lo llevan al transportador que una vez sufre el cambio conformacional las capta
- Periplasmáticas en gramnegativas
- Periféricas ancladas a memb en grampositivas
Clases de procesos de transporte
Uniporte, cotransporte (simporte o antiporte)
Describe la estructura básica del peptidoglicano
TETRAPÉPTIDO DE GLICANO:
*Parte glucídica
- N-Acetilglucosamina
- Ácido N-Acetilmurámico
Unidos alternamente por enlace covalente o-glucosídico β(1→4)
formando un polímero rígido
¡! β(1→4) → lisozima = enzima de secreciones (lágrimas…) es capaz
de destruirlo = protección
*Parte peptídica (cuelga del Á. N-Acetilmurámico)
Secuencia inicial = en todos los péptidos:
- L-Ala
- Á. D-glutámico
- Á. diaminopimélico (DAP) en gram- // L-Lisina en gram+
- D-Ala
Unión (depende de la especie hay + o -) → ⊥ a los enlaces glucosídicos → rigidez
Gram- → entre DAP de un péptido y D-Ala de otro
Gram+ → entre L-Lys y D-ALa pero enlace NO directo → puente peptídico de Gly
Diferencias entre el tetrapéptido de glicano de grampositivas y gramnegativas
Gram- tienen como tercer péptido ácido diaminopimélico (DAP) y forma un enlace peptídico directo con la D-Ala de otro tetrapéptido de glicano
Gram + tiene L-Lys en tercera posición, que se enlaza con la D-Ala de otro tetrapéptido de glicano a través de un puente peptídico de glicinas.
La forma celular, ¿tiene algo que ver con la función de la bacteria?
Generalmente no, pero las formas MUY particulares de algunos extremófilos sí que pueden tener algo que ver con su adaptación
Subtipos de cocos
En la bipartición a veces no se separan → Diplococos
Si no se separan en sucesivas divisiones→ Estreptococos
2 planos de división, si no se separan → Tétrada
3 planos de división perpendiculares→ Sarcinas
Agrupación en racimos→ Estafilococos
Subtipos de bacilos
- Bacilo simple
- Diplobacilos
- Bacterias filamentosas (Estreptobacilos) = cadena de bacilos
- Cocobacilos = bacilos muy pequeños, con poco crecimiento longitudinal
Subtipos de vibrios
vibrios, espirilos y espiroquetas
Tamaño celular más pequeño posible?
Micoplasmas: 0,2 micrómetros
¿Qué estructuras hay en el interior celular?
Inclusiones citoplasmáticas
Vesículas de gas = desplazamiento en profundidad de bacterias que viven en medio líquido
Esporas
Endosporas
Exosporas
¿Importa el tamaño celular?
Relación S-V → ↓ tamaño = ↑ relación = obtener + nutrientes
⤥
Ventaja: - tamaño = te divides + → + activo evolutivamente
Elementos de la bicapa del D. Bacteria
Fosfolípidos (≠ Eukarya)
Colas hidrofóbicas de 14-20 C → forman bicapas con interior hidrófobo
⤥Semipermeabilidad = atraviesan molé hidrofóbicas (excepciones como H2O)
Proteínas
i! de la fluidez de membrana (NO rígida, solo con ella las bact rebentarían, las euc presentan rigidez gracias a esteroles p.ej. colesterol) → bacterianas hopanoides para conferir rigidez (EXCEPCIÓN: micoplasmas tienen colesterol)
Permite el desplazamiento de subuds proteicas que se deben juntar para dar complejos proteicos funcionales
Crenarqueol
Tetraéter de diglicerol con ciclos en las cadenas alifáticas
Características exclusivas del peptidoglicano de gram+
- Cables de peptidoglicano enrollado sobre si mismo
- Á. teicoicos = polialcoholes de glicerol-fosfato / ribitol-fosfato con residuos de azúcares/aa (ppalmente Ala) → insertados entre el peptidoglicano:
F(x) estructural
Carga (-) → captar iones como Mg2+/Ca2+
Si una porción está anclada a la memb → Á. lipoteicoicos
Qué sabes sobre los micoplasmas?
Bact que carecen de peptidoglicanos/pared celular por su reducido tamaño→supone:
Gram - → porque no se tiñen no porque realmente lo sean
Pleomórficos → forma cambiante
Resistentes a determinados antibióticos (Penicilina y otros que
atacan pared celular)
Osmóticamente inestables en el ambiente → patógenos
(en el interior de organismos la diferencia de presiones no es tan i!)
Membrana de 3 capas (no la típica de fosfolípidos)
Captan esteroles de sus hospedadores para conseguir rigidez
¿Qué bact presentan memb externa?
Gram-
Describe la estructura de la membrana exxterma
Diferente a la bicapa lipídica habitual:
*lipopolisacáridos en la monocapa externa. Estos presentan…
- Lípido A (ácidos grasos + 2 glucosaminas fosfato unidos por los grupos amino) –> tóxico, la lisis celular puede provocar shock anafiláctico
- KDO (cetodesoxiotconato)
- núcleo del polisacárido –> hexosas y heptosas variables según especie
- Polisacárido O específico –> secuencia repetitiva muy diferente entre especies
- Periplasma (i! espacio)
- Porinas → prots formadoras de poro acuoso siempre abiertas → memb externa NO impermeable → pasan todas las molé <600 Da
MUY abundantes ~70%
Barriles → Hojas β de aa alternos: hidrofílico (interior) – hidrofóbico (exterior) →
⤥ permite que los hidrofílicos estén en la bicapa
→ Tamaño del poro ≠ del barril → dentro un asa restringe el tamaño
→ Giros periplásmicos menores y sin funcionalidad destacable
Diferentes tipos: - Inespecíficas
- Específicas → sitio de unión específico → al unirse el compuesto cambio conformacional que aumenta el tamaño del poro
P.ej. OmpK36 de K. pneumoniae
Define: beta-lactamasa
enzima inhibidora de antibióticos
Enzimas periplamáticas
*Chaperonas → estabilizan prots
Ribosomas sintetizan prots = lineales → para ser funcionales es ¡! conformación 3D
Chaperonas transportan prots lineales a la memb, donde se pliegan ⤦
⤥ Si se pliegan antes las chaperonas las pueden degradar
Protegen la prot de sust tóxicas que puedan haber entrado al periplasma por porinas
*Quimiorreceptores → Stma de detección de sust → poner en marcha una respuesta u otra
En gram+ están en la memb citoplasmática
En gram- están en el periplasma
*Prots de transporte
Prots de unión a sustrato
Prots accesorias de sistemas + complejos de transporte
Sust de secreción han de atravesar 2 memb → prots con componentes que atraviesan ambas memb
En la interna de empuje
En la externa simple orificio
*Hidrólisis de
- Nutrientes → los demasiado grandes hidrolizan para atravesar memb citoplasmática
Amilasas degradan oligosacáridos→ azúcares simples
Fosfatasa alcalina libera P inorgánico de monoésteres de P orgánico
- Compuestos tóxicos
Mecanismo de resistencia: β-lactamasa = enzima inhibidora de antibióticos
Funciones periplasma
- Evitar salida de proteínas que actúan fuera de la memb citoplasmática
- Función osmoreguladora (tampona diferenciaas osmóticas mediante oligosacáridos
- Contener diversas enzimas (chaperonas, prots de transporte, hidrolasas y quimiorreceptores)
¿Qué sabes sobre la capa S?
Estructura paracristalina → cada capa S es una prot ≠ repetida dando la estructura (p.ej. hexágonos)
¡! NO exclusiva de arqueas → tmb algunas bact
Funciones
- Rigidez
- Protección vs fagos/fagocitos (en el caso de bact patógenas ppalmente) → virus y fagocitos necesitan reconocer memb
Estructura de la pseudomureína
Posiblemente derivada del peptidoglicano → estructura fibrilar ~
Parte glucídica
N-Acetilglucosamina
N-Ácido acetiltalosaminurónico
Se unen alternativamente → enlace O glucosídico β(1→3) → lisozima no lo degrada (arqueas no son patógenas)
Parte peptídica→ aa cuelgan de T → L-Lys –peptídico – L-Glu
No todas las T se unen a todas las T → + enlaces = + rigidez
¿Diferencias mureína-pseudomureína?
Mureína: Á. N-acetilmurámico
Pseudo: Á. N-acetiltalosamiurónico
Mureína: O-glucosídico beta(1–>4)
Pseudo: O-glucosídico beta(1–>3)
Mureína: Residuos aa L y D
Pseudo: residuos solo L
¿Estructura metanocondroitina?
Estructura fibrilar –pero→ componentes bastante ≠ → azúcares derivados de lactosa (no de glucosa)
Á. glucurónico
N-acetilgalactosamina
¡! NO hay uniones peptídicas
Funciones
- Rigidez
- Protección vs ataques exteriores
¿Qué dominio celular presenta cápsula?
Arqueas y Bacterias
Funciones de la cápsula
*Adhesión
- a otras cél → microcolonias y comunidades (varias poblaciones de ≠ especies de bact)
- a sustratos inertes (catéter) o vivos (t. humano) → colonizar t. de org superiores
*Defensiva
- Protege vs agentes antimicrobianos
- Evita unión de bacteriófagos
*Ofensiva → Factor de virulencia muy ¡! → en algunos casos es el único factor de virulencia
*Nutricional → puntualmente puede ser una fuente nutricional en caso necesario (a diferencia del peptidoglicano no es esencial)
Tipos de cápsula y características
Cápsula propiamente dicha
- Mucosa
- Organizada
- Firmemente adherida a la superficie
- Rígida (límite exterior definido)
Capa mucosa
- Mucosa
- Desorganizada
- Raramente unida físicamente a la superficie
- Flexible (carece de límites precisos = menos protección)
A parte de los flagelos, ¿qué prolongaciones podemos encontrar?
Fimbrias → numerosas prots filamentosas cortas q se extienden desde la S de la bact
⤥ adhesinas → adhieren a tejidos permitiendo colonización –> permanecer luego es fácil (disponibilidad nutrientes
Pelos → ~ a las fimbrias pero + largos y hay 1/pocos
Composición → pilina
Funciones: Adhesión + Transferencia genética + Motilidad celular (mov a tirones)
Diferencias gram + y gram - en la formación de pelos
Gram+ → unión covalente → prot saca las pilinas y una enzima las enlaza
→ Unidos a la pared de peptidoglicanos
Gram- → se sintetiza de punta (tip) a base por unión de monómeros transportados por chaperonas hasta la memb externa, dónde se agregan (sin enzimas)
Tip determina a qué se une el pelo
El resto del pelo es igual en todos
Tipos de inclusiones
Estructuras con f(x) de reserva insoluble de E/C (o f(x) específicas) → ventaja = - estrés osmótico
⤥ suelen tener memb de 1 capa (NO unitaria)
TIPOS:
*Almacén de reservas:
Comunes a todas las bact y arqueas
- C y E
Algunas glucógeno
Mayoría poli-β-hidroxialcanoatos (PHA) → polímeros de 3-18 C con enlaces σ
Ppal monómero→ hidroxibutirato = alcanoato de 4 C
→ otros PHA sustituyen -CH3 del Cβ por cadenas
- P inorgánico (PO43-) → gránulos de polifosfatos (¡! almacenarlo → nutriente limitante en el ambiente)
Otros tipos de inclusiones
- Bact del S (gram-) → SH2 –oxidación→ S0 (almacenado en gránulos cito/periplasmáticos por si se limita el acceso a SH2) –oxidación→ SO42-
- Cianobact → minerales de carbonatos (ej. bentonita [Ba,Sr,Ca]6Mg(CO3)13] ) formados por biomineralización → pueden darse en la S o introducirse
*Mov: Magnetosomas (D.Bact)→ partículas intracel (con “membrana”) de
Magnetita (Fe3O4) → mineral de óxido de Fe
Grigita (Fe3S4) → mineral de sulfuro de Fe
Crean dipolo magnético en las cél → orientadas en el campo magnético terrestre:
Magnetotaxia = desplazarse a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre
Guiar hacia el núcleo terrestre (abajo) → bact microaerófilas/anaerobias estrictas
¿Qué sabes acerca de las vesículas de gas?
En proc planctónicos (ppalmente bact acuáticas fotosintéticas) → necesitan mantenerse cerca de la S
Ej. clásico → mareas verdes de floración de cianobact
Función
Flotabilidad → posicionar en ubis concretas/“estratificar” → bact con ≠ pigmentos absorben a ≠ λ
Mecanismo
Vesícula se hincha paraascender o colapsa para descender
Morfología
Estructuras proteicas ~vesículas cónicas→ dispuestas en ≠ direcc para ocupar el máx V si es necesario
⤥ Memb/cubiertas hidrofóbicas muy rígidas (resistir p exterior):
Permeables a gases
Altamente impermeables a H2O y solutos→ haces longitudinales de Gas Vesicle Protein A (GvpA) reforzados con haces transversales de GvpC (entrecruzamiento)
¿A qué estrategia pueden recurrir algunas bact cuando las cosas se ponen feas?
A la esporulación (espora = estructura de supervivencia que soporta condiciones de crecimiento desfavorables: radiación, Q, escasez nutrientes, toxinas, sequedad…)
Concretamente forman endosporas
Tipos de endosporas
Terminales, subterminales y centrales
Describe el ciclo vital de las bacterias formadoras de esporas
Fases:
- Vegetativas
- Durmientes (si se dan condiciones adversas) → no 100% inerte → pendiente de las condiciones (si son favorables, germina dando una cél vegetativa)
Ante condiciones adversas… Ciclo de esporulación:
- Fase I –> detección condiciones –> expresión genes necesarios –> división asimétrica (septo desplazado)
- Fase II –> invaginaión de la preespora
- Fase III –> formación del córtex
- Fase IV –> Cubierta de la espora, captación de Ca, SASP, ácido dipicolínico
- Fase V –> Maduracuón y lisis celular
Germinación:
Endospora libre MUY refringente (puede haber estado años en reposo)
Activación → condiciones favorables → va perdiendo refringencia
Germinación → muy rápida (min) porque la espora ya tiene en su interior la cél vegetativa modificada:
Deshidratada → se hincha por captación de H2O y síntesis
Rodeada de estructuras muy rígidas (protección) → ruptura
⤥ No se tiñen → recurrir a condiciones extremas, por infusión con vapor…
Crecimiento → emerge una nueva cél vegetativa
Elementos de la espora no presentes en la célula en estado vegetativo
- Exosporio = cubierta proteica fina
- Cutícula/Cubierta proteica
- Córtex/corteza → peptidoglicanos + laxos que pared bacteriana
- Núcleo de la espora (NO celular) → cél vegetativa “tal cual” (pared, memb, citoplasma….)
Compuestos exclusivos del núcleo (no están en cel vegetativa):- ↑ [Ca2+]
- Á dipicolínico
Se entrecruzan formando un complejo que:
- Capta H2O libre del interior de la endospora → deshidratación
- Se introduce entre bases del DNA → resistente a altas Tº y comp tóxicos
- Small Acid Soluble Protein (SASP):
- Se une al ADN cambiando la conformación a A-DNA = + compacto:
+ resistente a formación de dímeros de pirimidina por radiación UV
+ resistente a desnaturalización por Q
- Fuente de C y E durante la germinación
Nombra los mecanismos de motilidad celular
Swimming, Swarming, Twitching, Gliding, Sliding
Diferencias entre 2 mecanismos de swiming
Swimming = nadar individualmente/flexión-extensión con:
*Flagelos → mov por rotación de filamentos helicoidales rígidos = motor barco
*Cuerpos helicoidales → “sacacorchos/serpiente” → en fluidos + densos
Gram- → filamentos dentro del espacio periplásmico → conjunto de endoflagelos que al girar individualmente provocan el mov del filamento y el de la bact
- anclados en un extremo
- sueltos en el otro
Describe los mecanismos de motilidad alternativos al swimming
Swarming
Algunas especies mov sobre S sólidas (p.ej. agar) → enjambres en que empujándose mutuamente en el centro de la colonia consiguen expandirse por el medio de cultivo → = oleadas
Twitching
Mov por tirones → arrastrarse por S horizontales/verticales por extensión y retracción de pelos de tipo IV (adición/eliminación de uds de pilina) →=escalador hielo
No tan sencillo, hay ≠ pelos que extienden/retraen en ≠ medida
Gliding/Motilidad A
Mov de deslizamiento → adhesinas = prots deslizantes que se adhieren a la S y son impulsadas por acción de prot citoplasmáticas a las que se conectan por canales en el peptidoglicano → sentido desplazamiento prots opuesto al de la bact = tanque
Algunas secretan sust mucosas → facilitar desplazamiento
Sliding → desplazamiento tras dividirse
Clasificación de bacteria según su/s flagelo/s
Atrichous = sin flagelo
Monotrichous = 1 flagelo
Amphitrichous = 2 flagelos
Peritrichous = múltiples flagelos “despeinados”
Lophotrichous = racimo de flagelos
Amphilophotrichous = 2 racimos de flagelos
