Estructura y morfologa bacteriana I

Dr. Patricio Retamales M. Lic. Ciencias c/m Biologa Doctor en Microbiologa Marzo 2014

Bacterias

Microorganismos unicelulares procariontes

Viven en suspensin (forma planctnica) o adheridos a sustratos

Son los organismos ms abundantes del planeta.

Su tamao oscila entre 0,5 y 5 m (micrones) y est determinado genticamente.

Agrupaciones bacterianas Las bacterias generalmente se multiplican por fisin

binaria transversal

En algunas especies las clulas hijas tienden a dispersarse por separado al medio donde viven y al microscopio se observan como clulas aisladas.

En ciertas especies de bacterias

Las clulas hijas pueden permanecer unidas entre s por mayor o menor tiempo despus de la divisin debido a:

Tabique de separacin Incompleto

Poseen capas de mucosas que mantienen juntas las clulas hijas

Estructuras de la bacteria

Funciones

La membrana citoplsmica de los procariotas es una notable estructura multifuncional

Barrera osmtica que mantiene la homeosotasis del citoplasma, impidiendo el paso libre de iones, metabolitos y molculas.

Posee sistemas de transporte que permiten el paso selectivo de sustancias entre el exterior y el interior de la clula.

Permite o facilita la entrada de nutrientes y la salida de productos de desecho o de ciertas molculas excretadas

Participa en procesos bioenergticos tales como fotosntesis y respiracin celular.

Participa en la biosntesis de componentes de la membrana, la pared celular y la cpsula

Mesosomas Son estructuras membranosas intracitoplasmticas

que se observan en la mayor parte de las bacterias, constituidas por invaginaciones de la m.c.

Son invaginaciones repetidas de la m.c a veces presentadas con aspecto de capas de cebolla.

Bacterias Gram negativo tienen mesosomas ms complejos que Gram positivo.

Funciones del Mesosoma

La porcin de membrana del mesosoma correspondiente a la invaginacin primaria posee una composicin semejante a la de la membrana citoplsmica con las mismas funciones.

Poseen un papel en la sntesis del septo transversal, quiz regulando las autolisinas implicadas en la divisin celular.

Constituyen puntos de anclaje del cromosoma bacteriano y algunos plsmidos, actuando en la segregacin del cromosoma bacteriano a las clulas hijas.

La DNA Polimerasa del Mesosoma regula el proceso de duplicacin del DNA.

En el caso de las bacterias esporuladas participa en la segregacin de los cromosomas a los compartimentos de la clula madre.

Zonas de secrecin de ciertas exoenzimas (Penicilinasa en Bacillus).

Transporte de electrones (cadena respiratoria y fosforilacin oxidativa).

Sntesis de diversos componentes de la membrana, la pared y la cpsula.

Citoplasma Bacteriano

Sistema coloidal con fase dispersante (agua) y fase dispersa (macromolculas y conjuntos membranosos).

Contiene agua (80%), iones inorgnicos, compuestos de bajo peso molecular.

Viscosidad mayor que el citoplasma eucaritico, sin corrientes citoplasmticas.

Nucleoide-plsmidos-ribosomas-inclusiones Separacin espacial entre la zona central (nucleoide-

Replisoma-transcripcin) y Zona perifrica (Sntesis de protenas)

Posee protenas homlogas a la actina y la tubulina, que junto al peptidoglican, determinan la forma de la clula.

Nucleoide bacteriano: Material gentico bacteriano (genoma) es ADN y est ubicado en la

regin ms clara del citoplasma denominado nucleoide.

Compactacin de DNA en procariontes DNA E. coli: 1 mm (1 cromosoma)

Tamao de E.coli: 2 m largo, 0.5-1 m ancho

Poliaminas

Protenas asociadas

H-NS, HU, IHF (similares a histonas) formacin de nucleoides

Enzimas

Topoisomerasa I (Induce break de hebra simple Lk +1 -1)

DNA girasa (Topoisomerasa tipo II, introduce superenrollamiento a expensas

de ATP, Lk -2).

Son estructuras macromoleculares similares a las de las clulas eucariticas pero de menor tamao: 70S vs 80S Estn formados por una subunidad pequea (30S) y otra mayor (50S)

Polirribosomas Sntesis de protenas

Polirribosomas en el citoplasma bacteriano

Inclusiones: En el protoplasma bacteriano se encuentran una gran variedad de granulaciones, que cumplen, generalmente la funcin de depsitos de sustancias de reserva. A veces constituyen reservas de fuentes de C o N, P o S. Magnetosomas y bacterias magnetotcticas.

Poli--hidroxibutirato (PHB). (a) Estructura qumica del PHB, un poli--hidroxialcanoato muy comn. Se indica cada unidad monomrica.

Bacteria Corynebacterium matruchotii acumula fosfato de calcio, silicio y fosfatos, y constituye un modelo para estudiar factores relevantes asociados a la calcificacin en vertebrados.

Grnulos de Inclusin Meta cromticos: volutinas de fosfatos o polifosfatos;

sintesis de ATP.

Polisacridos (glicgeno y almidn)

Lipdicos: cido Poli-beta-hidroxibutrico

Sulfuro: Oxidacin de sulfuros ej: Thiobacillus

Carboxisomas: Enzima ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa.

(A) Electron micrograph of Halothiobacillus neapolitanus cells, arrows highlight carboxysomes. (B) Image of intact carboxysomes isolated from H. neapolitanus.

Agrupaciones regulares de vesculas de gas Cada vescula tiene forma de cilindro rodeada de una capa de protenas globulares ensambladas helicoidalmente que dan aspecto de bandas

Las ciano-bacterias o algas verde-azules pueden tener miles de vesculas de gas

Las vesculas de gas estn constituidas por dos tipos de protena: la mayoritaria GvpA es una pequea protena rgida y muy hidrfoba. Su rigidez est en la base del hecho de que las vesculas y vacuolas de gas aguanten presiones externas. La protena minoritaria GvpC tiene como funcin reforzar las vesculas de gas.

Colonias bacterianas Caractersticas macroscpicas:

Forma-Tamao-elevacin-consistencia

Presencia de pigmentos solubles e insolubles

Carotenoides: rojo al amarillo

Antocianinas: azul al verde

Melaninas: caf al negro.

Streptococcus mutans es una bacteria Gram positiva, anaerobia facultativa que se encuentra normalmente en la cavidad bucal humana, formando parte de la placa bacteriana o biofilm dental. Se asocia al inicio y desarrollo de la caries dental

vector

S. mutans

Copia de gbpB normal

Mapa de Integracin

Anlisis de transformante representativo

Fenotipos de transformantes de S. mutans UA130 obtenidos por integracin de pRMG2 que genera disrupcin del gen gbpB (sntesis de peptidoglicanos y divisin celular)

WT UA130 control

S. mutans. 9-10 das de incubacin

MB1

WT

MB1

MB1 MB1

Septa anormales

No forma cadenas Clula ms grande atpica