microbiologia
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Microbiología AmbientalTEORIA 2
Blga. Alicia R. Cañari Miranda
2da Unidad
-Estructura Microbiana. Morfología Bacteriana. Cápsula. Endosporas.-Genética bacteriana. Mecanismos de recombinación genética.
Objetivos
-Conocer e identificar las diferentes estructuras celulares microbianas-Conocer y representar la recombinación genética
Los niveles de organización
Niveles abióticos
Niveles bióticos
Particulas subatómicas
Átomos
Moléculas
Macromoléculas
Orgánulos
Células
Tejidos
Órganos
Aparatos y sistemas
Individuo
Población
Comunidad
Ecosistema
Ecosfera
-La célula es la unidad fundamental de la vida.
-Es la estructura más pequeña del cuerpo, capaz de realizar todos los procesos que definen la vida: respiración, movimiento, digestión y reproducción, aunque no todas las células pueden realizar todas estas funciones.
-La mayoría de las células son invisibles para el ojo humano.
RESEÑA HISTÓRICA
ROBERT HOOKE (1665)
Con sus observaciones postuló el nombre célula para referirse a los
compartimentos que encontró en un pedazo de corcho, al observar al
microscopio
ANTON VAN LEEUWENHOEK (1673)
Realizó observaciones de microorganismos de charcas,
eritrocitos humanos, espermatozoides.
THEODOR SCHWANN (1839)
Postuló el primer concepto sobre la teoría celular Las células son las
partes elementales tanto de plantas como de los animales.
RUDOLF VIRCHOW (1850)
Escribió: "Cada animal es la suma de sus unidades vitales, cada una de las
cuales contiene todas las características de la vida. Todas las células provienen de otras células".
El descubrimiento de la célula
1665Robert Hooke
Microscopio
Corcho
1674
Anthony van Leeuwenhoek
Microscopio
Animáculos
1831Robert Brown
Descubre el núcleo en las células vegetales
1838
Johannes Purkinje
Denomina protoplasma al liquido que llena la célula
Vegetales y animales están formados por células
Matthias Schleiden
Friedrich Schwann
1855
Rudolf Virchow
Toda célula proviene de otra preexistente
LA TEORÍA CELULAR
ESTABLECIMIENTO DE LA TEORÍA CELULAR• Matthias J. Schleider & Theodor Schwann
• Santiago Ramón y Cajal: Demostración de la teoría celular en el tejido nervioso
• Rudolph Virchow
1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos.
2. La célula es la unidad funcional de los seres vivos.
3. La célula es la unidad reproductora
¿QUÉ ES LA CÉLULA?
La célula es la unidad anatómica de todo ser viviente.
Es la unidad de origen de todo ser vivo, toda célula proviene de otra célula.
Fisiológica de todo ser vivo porque cada célula representa un minúsculo organismo capaz de
desarrollar todas las funciones metabólicas del organismo.
(Organismos Unicelulares) (Organismos Pluricelulares)
DEFINICIÓN DE CÉLULA
TIPOS CELULARESPROCARIOTA
EUCARIOTAS
CÉLULA VEGETALCÉLULA ANIMAL
Procarionte/Eucarionte Característica Procariontes Eucariontes
Membrana nuclear Ausente Presente
ADN Desnudo y circular con histonasCromosomas Único MúltiplesDivisión celular Fisión binaria Mitosis o Meiosis
Mitocondria Ausente. Los procesos bioquímicos equivalentes
tienen lugar en la membrana citoplasmática
Presentes(con ribosomas 70S)
Cloroplasto en células vegetales(con ribosomas 70S)
Ribosoma 70S (50S + 30S) 80S (60S + 40S)Pared celular De mureína De celulosaNucléolos Ausentes Presentes
Sistema de Endomebranas Ausente Presente
Órganos de locomoción Flagelos (s/9+2) Cilios y flagelos(9+ 2)
LA CÉLULA PROCARIOTA (BACTERIA)1.- Bacteria: bacterium= bastón
de Tamaño Pequeño.
2.- ADN desnudo, cromosoma único. Tiene plásmidos (ADN extracromosómico)
3.- Ausencia de núcleo (se llama nucleoide).
4.- Ausencia de orgánulos membranosos.
5.- Ausencia del citoesqueleto.
6.- Pared celular rodeando a la membrana.
7.- Reproducción asexual (bipartición).
membrana plasmáticainclusiones
pared celular
flagelo
cilios
cromosoma
ribosomas
mesosomas
Nucleoide
Características
• Procariota: pro=primitivo, karyon=núcleo• Ribosoma 70S• Pared bacteriana• Ausencia de mitocondrias, RE, • Órganos de Movilidad• Cromosoma único• Plásmidos
Estructuras bacterianas
Estructuras obligadas: • Pared bacteriana. • Membrana citoplasmatica. • Citoplasma. • Ribosomas. • Nucleoide o cromosoma bacteriano.
Estructuras facultativas:
• Cápsula. • Flagelos. • Fimbrias o pili. • Esporas. • Plásmidos.
Estructura bacteriana
MORFOLOGÍA CELULAR
• MORFOS = FORMA Cocos Bacilos Espirilos Espiroquetas
CARACTERISTICA IMPORTANTE DE CLASIFICACIÓN BACTERIANA.
-Los vibrios, en forma de coma- Stella, en forma de estrella-Arcula, en forma de células planas o cuadrangulares-Rhizobium y Corynebacterium, son pleomórficas
MorfologíaCocos Bacilos Espirales
Esféricos pero pueden ser ovalados, alargados o con un lado aplanado
*Diplococos *Tétradas *Sarcinas *Estafilococos *Estreptococos
*Diplobacilos*Estreptobacilos*Cocobacilos
Las bacterias espirales pueden tener una o más vueltas, nunca aparecen rectas*Los espirilos poseen una morfología helicoidal típica*Las espiroquetas, tienen movilidad debido a un filamento axial
ClasificaciónMorfología
Morfología
Morfología de las bacterias
Tamaño
• Las bacterias son organismos microscópicos.• El tamaño de las células procariotas suele ser
menor que el de las células eucariotas. • Las bacterias varían de tamaño desde células
pequeñísimas de 0,1 um de ancho a las de más de 5 um de diámetro
.
TAMAÑOS COMPARATIVOS
VIRUS
BACTERIA
NÚCLEO CÉLULA
EUCARIOTA
1 micra
Crecimiento de las colonias• La morfología y tamaño de la colonia se utilizan para
identificar las especies de bacterias.
ESTRUCTURA CELULAR
ESTRUCTURA CELULAR
• PARED CELULAR GRAM (-) GRAM (+)• MEMBRANA CITOPLASMATICA• NUCLEOIDE (ADN)• INCLUSIONES• RIBOSOMAS• FLAGELOS
Pared celular bacteriana
• Estructura exclusiva de las bacterias
• Funciones:
- Confiere rigidez
- Responsable de la forma celular
- Barrera contra ciertos agentes tóxicos
• Componente básico: Peptidoglicano
• Las paredes celulares de procariotas son más complejas que las paredes celulares de eucariotes
• TIPOS:• GRAM ( + )• GRAM ( - )
Pared Celular BacterianaComposición química y estructura básica del peptidoglucano
• La unidad disacarídica repetitiva: Consiste en N-acetilglucosamina (NAG) unida por enlace ß(14) a N-acetilmurámico (NAM), unidas a cadenas tetrapeptidicas.
• El número de repeticiones (n) puede oscilar entre 10 y 100.
• Cadenas de glicanos: los monómeros se unen formando cadenas lineales NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-NAM-------
-A cada molécula de ácido N-acetil-murámico se une una cadena lateral de tetrapéptidos, formada por 4 aminoácidos 1. L-alanina 2. D-glutamato 3. ADP………G(-) ADP, L-Lisina G(+) 4. D-alanina-Las cadenas laterales adyacentes de los tetrapéptidos pueden unirse una a otra directamente o a través de un puente peptídico cruzado, que consta de uno a cinco aminoácidos
• En bacterias Gram (+), la pared celular consta de varias capas de péptidoglican
• Las bacterias Gram (-) también contienen péptidoglican pero en una proporción más pequeña
Peptidoglicano o mureína
COMPONENTES GRAM (+)
ACIDO TEICOICO• Polisacárido ácido.• Están formados principalmente por un alcohol
(glicerol o ribitol) y fosfato y están unidos a las capas de péptido glican o a la membrana citoplasmática
• Aportan la carga negativa de la pared (útil para el transporte de iones a través de la pared celular)
Peptidoglicano
Membrana
citoplásmica
Ácidos teicoicos
ESTRUCTURA PAREDBACTERIAS GRAM POSITIVAS
Ácidos lipoteicoicos
Proteinas
COMPONENTES GRAM (-)
-Las bacterias Gram (-) también contienen péptido glican pero en una proporción muy pequeña y no poseen ácidos teicoicos-El péptido glican se encuentra en el espacio periplasmico y está unido covalentemente a las lipoproteínas de esta última membrana-La capa de péptido glican de las bacterias Gram(-) está rodeada de una membrana externa compuesta de lipoproteínas, lipopolisacáridos (LPS) y fosfolípidos
Bacterias GRAM negativas
Membrana citoplásmica
CITOPLASMA
PeptidoglicanoEspacio periplásmico
Lipopolisacárido LPS
Membrana
externa
Ag O
Core Lípido A
ProteinasPorinas
Lipoproteinas
Medio externo
Envuelta de Gram negativos
Diferencias Gram positivas y Gram negativas
Gram positivas Gram negativas
Tinción bacteriana
• Para identificar bacterias.• Ejemplo: tinción Gram
– Las células responden a la tinción de acuerdo a la complejidad y composición de su pared celular.
– Hay bacterias Gram(+), Gram(–)
• Tipo de tinción diferencial empleado para la visualización de bacterias.
• Basado en la composición de su PARED CELULAR.
• Sirve para determinar la morfología celular bacteriana y también para realizar una primera aproximación a la diferenciación bacteriana, considerándose Bacteria Gram (+) a aquellas que se visualizan de color violeta y Bacteria Gram (-) aquellas de color rosa.
TINCIÓN DE GRAM
Tinción GramBacteria Gram + Bacteria Gram -
Pared celular simple
Pared celular compleja
Capa de peptidoglucano gruesa
Capa de peptidoglucano fina
No capa externa de lipopolisacáridos
Capa externa de lipopolisacáridos
Retienen cristal violeta/iodo-color azul/violeta
Retienen safranina-color rojo/rosado
Cocos Gram PositivosDiplococos Gram Negativos
Bacilos Gram Positivos Bacilos Gram Negativos
TINCIÓN DE GRAM
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FORMA DE LAS BACTERIAS
Streptococcus espirilos
LPS (Lipopolisacárido)• La estructura del polisacárido consta de 2
porciones: el núcleo y el polisacárido O. • El núcleo (Lípido A)• El polisacárido O esta constituido por azucares
de 6 carbonos (glucosa, galactosa, ramnosa y manosa).
• La porción lipídica es denominada lípido A. (acido caproico, laúrico, mirístico, palmítico y
esteárico)
Lipopolisacárido (LPS)
Endotoxina
ENDOTOXINA
• La membrana externa de bacterias Gram negativas resulta toxica para los animales y humanos.
• Es responsable de síntomas de infección. • Se asocian al Lípido A.
DIFERENCIAS• GRAM POSITIVA Es mas ancha.
El 90% esta constituida por peptidoglicano.
10% acido teicoico.
• GRAM NEGATIVA
10% de la estructura es peptidoglicano.
Capa adicional de Lipopolisacáridos, Lipoproteínas, fosfolípidos
PORINAS
ZONA PERIPLASMATICA
Membrana externa, membrana interna
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA
• Rodea completamente a la célula.• Sirve de barrera selectiva.• Mantiene la integridad de la célula, y por
tanto la supervivencia bacteriana.• Es flexible debido a los fosfolípidos que la
componen.• Posee alta movilidad.
COMPOSICIÓN• Bicapa lipídica.• Fosfolípidos (Ácidos grasos/Glicerol)• Proteínas Integrales/Transporte Periplásmicas Periféricas de membrana• Se estabiliza por medio de puentes de hidrógeno.• Calcio y Magnesio
Membrana citoplásmica estructuraCapa externa
proteínaProteina formadora de
poro
fosfolípido
Capa interna
Membrana citoplásmicafunciones
PermeabilidadSistema de transporteTransporte de e-. Fosforilación oxidativaBiosíntesisFuente de energía Liberación de exoenzimas
CITOPLASMA BACTERIANOFormado 85 % por agua.
Matriz:Precursores
Fuentes de energía
Productos de desecho
Orgánulos:Ribosomas
Inclusiones
Capa interna de Membrana plasmática
NUCLEOIDE O CROMOSOMA BACTERIANO
Llamado también equivalente nuclear.
No posee membrana nuclear (de allí el termino nucleoide).
Formado por un único filamento de ADN (superenrollado).
Confiere sus peculiaridades genéticas a la bacteria. Regula la síntesis proteica.
NUCLEOIDE
Cápsula
Capa rígida que excluye partículas. Creada por depósitos de polisacáridos. Su composición química es variable. Función: adhesión al hospedero y evitar
fagocitosis. Factor de virulencia de la bacteria. Protege a la bacteria de la fagocitosis y
facilita la invasion. Permite la diferenciación en tipos serológicos Cápside, capa mucosa, glicocálix.
Streptococcus pneumoniae-cápsula
Apéndices• Flagelos: filamento
proteico involucrado en la motilidad. (Locomoción)
• Fímbrias o pilis
comunes: filamento
proteico corto, involucrado
en funciones de adhesión a
superficies.
• Pilis sexuales: unión a
célula receptora durante la
conjugación (intercambio
material genético)
FLAGELOS No están presentes en todas las bacterias. Estructuras proteicas, de mayor longitud que los pili. De estructura helicoidal y locomotores (responsables
de la motilidad bacteriana). Según la posicion de los flagelos tenemos bacterias:
Monotricas: un flagelo en un extremo o ambos. Lofotricas: varios flagelos en un extremo o ambos. Peritricas: flagelos en toda la superficie.
•Localización y número frecuentemente usados para distinguir bacterias.
– Solo detectado por técnicas de tinción específicas
– monotrico - único flagelo polar– anfitrico - uno en cada extremo– lofotrico - agrupados en un
extremo– peritrico - todo alrededor
Flagelos
DISPOSICIÓN
polar
lofotricos
anfitricos
peritricos
ESTRUCTURA FLAGELAR
• Forma helicoidal.• FILAMENTO Constituido por una proteína denominada
flagelina (forma y longitud).• GANCHO Une el filamento a la parte motora del flagelo.• CUERPO BASAL anclaje
CUERPO BASAL
• Pequeñas varillas centrales que atraviesan un sistema de anillos.
• GRAM (-): 2 pares de anillos: externos e internos
• Gram (+): el par más interno 1anillo: la capa de LIPOPOLISACARIDOS “L” 1 anillo en la capa de PEPTIDOGLICANO “P”Y 1 en la membrana citoplasmatica (S-M)
• PROTEÍNAS MOT: Proteínas que se encuentran en la membrana
plasmática. Gobiernan el motor flagelar, provocando la
rotación del filamento.• PROTEÍNAS FILI: Invierten la rotación del flagelo
Flagelos
FIMBRIAS
Estructuras cortas parecidas a pelos.
Visibles solo al Microscopio Electrónico.
Carentes de motilidad.
Los poseen fundamentalmente las Gram(-).
Intervienen en la adherencia de las bacterias al huésped.
Fimbrias Pilis sexuales
PILI/PELOS
• Son estructuralmente similares a las fimbrias.• Son más largos y solo existe uno o unos pocos
sobre la superficie. • También participan en el mecanismo de
patogénesis.• Participan en el proceso de conjugación
bacteriana (facilitando el intercambio de ADN)
ESPORAS Estructura presente en algunas especies bacterianas exclusivamente
bacilares. Producidas principalmente por los géneros Bacillus y Clostridium
Le permite a la célula sobrevivir en condiciones extremadamente duras.
Resistente a:CalorDesecación Radiación Ácidos Desinfectantes Químicos fuertes
Se coloca en una situación metabólica de inercia. Puede permanecer meses o años así. El esporo no se tiñe con los colorantes habituales y se identifica
como una zona clara, redondeada u ovalada, que contrasta con el resto de la bacteria que aparece coloreada.
• DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas
• Luego de la activación por stress, la disponibilidad de nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
• La localización de la espora en la célula puede ser usada para la identificación
Clostridium botulinum
ESTRUCTURA
• (DENTRO DE LA CÉLULA)• Posee múltiples capas.• Exosporium (capa más externa) de naturaleza
proteica.• Cubiertas de la espora.• Córtex o corteza (peptidoglicano)
Inclusiones citoplasmáticas
• Algunas bacterias tienen estructuras internas:– gránulos de almacenamiento - polifosfato, sulfuro,
polihidroxibutirato (PHBs)– vesículas de gas – flotación– Carboxisomas
Vesículas de gas
Recombinación genética
Intercambio de genes entre 2 moléculas de DNA para formar nuevas combinaciones de genes en un cromosoma
A. Transformación:Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive. Sólo algunas bacterias pueden ser transformadas. Las que pueden serlo se dice que son competentes.
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B. Conjugación:Es un mecanismo mediante el cual una bacteria donadora (bacteria F+ por tener un plásmido llamado plásmido F) transmite a través del pili el plásmido F o también un fragmento de su ADN a otra bacteria receptora, a la que llamaremos F-, por no tener el plásmido F). La bacteria F- se convertirá así en F+ al tener el plásmido F e incluso podrá adquirir genes de la bacteria F+ que hayan pasado junto con el plásmido F.
Conjugación I
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Conjugación II
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3. Transducción:En este caso la transferencia de material genético de una bacteria a otra, se realiza a través de un virus bacteriófago que por azar lleva un trozo de ADN bacteriano y se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. El virus, al infectar a otra bacteria, le puede transmitir parte del genoma de la bacteria anteriormente infectada.
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TAREA: Teoría 2
1.-Desarrolle y explique la evolución de la Teoría celular2.-Desarrolle las sustancias de reserva en procariotes3.-Explique el contenido del citoplasma procariótico4.-Desarrolle los mecanismos de recombinación genética