Estructura de las bacterias
Pared celular gram negativas
Nucleoide
Plásmidos
Citoplasma
Ribosomas
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Cápsula
Espora
Mesosoma
Flagelos
Es un organelo que se encarga de la locomoción de las bacterias en los diferentes ambientes, en especial los acuosos. Los flagelos son importantes en las bacterias porque permiten su movilidad a través de los tejidos para colonizar y evadir la respuesta inmune, utiliza para su construcción cerca de 40 genes y está compuesta por tres partes: filamento, gancho y cuerpo basal.
Su número y distribución. Un flagelo en el polo :monotricas. Dos o más en un polo : lofotricas. Uno o varios flagelos en cada polo : anfitricas. Si están alrededor de la bacteria : peritricas
Fimbrias
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Existen dos tipos de esporas bacterianas: las exosporas y las endosporas. Las exosporas también se conocen como "quistes microbianos" y no son tan resistentes como las endosporas.
El ADN de la mayoría de las bacterias presenta una forma circular y con una longitud aproximadamente de 1 mm, el cual constituye el cromosoma bacteriano. El ADN cromosómico se puede doblar más de 1,000 veces para que se pueda acomodar en el interior de la membrana celular procariota. La región especializada de la célula que contiene al ADN se conoce como Nucleoide. ✅El ADN de carga negativa es neutralizado en partes por las poliaminas y por iones de magnesio. ✅ En las bacterias, el numero de nucleoides y el numero de cromosomas van a depender de las condiciones de proliferación. ✅ El genoma de las bacterias es pequeño y bastante fácil a la hora de manipularlo, adicionando o eliminando fragmentos de ADN. ✅ En el genoma se encuentran moléculas de ARN y distintos tipos de enzimas como ARN polimerasa y topoisomerasas. ✅ En distintos tipos de bacterias se encuentra material genético el cual no se está presente en el nucleoide, pero se encuentra disperso en el citoplasma en estructuras conocidas como plásmidos. ✅ La organización del nucleoide cambia de acuerdo a la especie de bacteria, y proteínas como (PAN) influyen en la organización. ✅ Cuando las bacterias se han comenzado a dividir, el nucleoide contiene el material de dos genomas, producto de la síntesis de ADN. Este material duplicado se reparte entre las células hijas, debido a la división celular. ✅ los nucleoides adoptan posiciones especificas dentro de la célula, a través de trasporte de ADN mediado por proteínas asociadas al nucleoide (como la Fts presente en el septo durante la fisión binaria) para mantener alejado el ADN del tabique de división.
A. Microfotografía electrónica de transmisión resaltada con color de una Escherechia coli con su ADN en rojo. B. Cromosoma liberado de una célula de E. coli que fue lisada con delicadeza. Imagen tomada de (https://drive.google.com/file/d/1KAD2NEW9AplFJoQUkIEcEkOw0KZiMrMu/view?usp=sharing)
Pared celular Gram positivas
Obtenida de https://www.lifeder.com/nucleoide/
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El ADN plasmídico no porta información genética esencial para la vida de bacteria, sin embargo porta genes que le confieren nuevas propiedades fenotípicas que le ayudaran a adaptarse al crecimiento en determinados ambientes.
Los Plásmidos son moléculas de ADN circular fuera del nucleoide con capacidad de replicación autónoma. Esta repliación ocurre en el citoplasma, si bien, usualmente poseen forma circular se han registrado plásmidos lineales.
La pared de las bacterias Gram positivas contienen unos polialcoholes denominadoss acidos teicoicos, los. cuales
se enlazan con liquidos para formar acidos lipoteicoicos, ayudan a enlazar el peptidoglucano a la membrana citioplasmatica.
Las bacterias Gram positivas tienen una gruesa capa de mureína o peptidoglicano (de 20 a 80 nm de espesor) en su pared, característica que explica el hecho de que el pigmento utilizado en la tinción de Gram se quede impregnado en esta estructura, dándole el característico color violeta y facilitando la observación de estas bacterias al microscopio.
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La pared celular Gram positiva se encuentra exclusivamente en los organismos que pertenecen a los grupo:
1) Actinobacteria (Poseen contenido Gc alto)
2) firmicutes (Poseen un contenido GC bajo)
Capa externa de material, que se localiza en la pared celular de muchas bacterias, y el término engloba a cualquier capa superficial polisacarídica y/o proteíca. La cápsula no es una estructura estructura vital para la célula, su pérdida no se relaciona con la pérdida de viabilidad celular, pero sí con cambios de la morfología colonial y con la pérdida de la virulencia bacteriana. Las bacterias que producen cápsula forman en los medios sólidos colonias acuosas, mucoide o lisas, en cambio, las cepas rugosas no producen cápsula.
El ribosoma es un orgánulo encargado de sintetizar proteínas a partir del ARN mensajero, Son partículas pequeñas formados de ARN y proteínas que se sintetizan en el nucléolo ya que también contienen enzimas capaces de producir polipeptidos ; se componen de dos subunidades: Sub-unidad grande 50 S y sub unidad pequeña 30S ambos sumando 70 S; Se encarga de traducir la expresión de genes decodificando la información de los ARNt que se asocia a un sitio A donde luego se ensambla a un sitio P donde se le adiciona otro aminoácido para incorporar una proteína en formación.
El mesosoma es una invaginación (pliegue hacia dentro) de la membrana mas comúnmente vistas en las bacterias Gram-positivas, estas también se conocen como "cuerpos periféricos", estos "pliegues" se da la respiración celular así como la producción de energía (ocurre el metabolismo), también ocurre la reproducción de la bacteria ya que esta conectado con su material nuclear y su replicación.
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Por lo general, portan genes que benefician la supervivencia de la bacteria y le confiere una ventaja como la resistencia a los antibióticos. Por lo tanto, los genes en los plásmidos son genes adicionales que pueden ser útiles en ciertas circunstancias o condiciones. En comparación de los genes cromosómicos que portan genes esenciales.
Membrana plasmática
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La membrana plasmática protege a la célula. También proporciona un entorno estable dentro de la célula. Esta membrana tiene varias funciones diferentes. Una de ellas es el transporte de nutrientes dentro de la célula y otra es el transporte de sustancias tóxicas fuera de la célula. La membrana plasmática tiene proteínas que le permite interactuar con otras células. Esas proteínas pueden ser glicoproteínas, lo que significa que hay un azúcar y una fracción proteica, o pueden ser también lipoproteínas, lo que significa que hay una grasa y una proteína. Esas proteínas que se encuentran fuera de la membrana plasmática permiten a las células interactuar con otras células. La membrana celular también brinda soporte estructural a la célula. Hay diferentes tipos de membranas plasmáticas en diferentes tipos de células, la membrana plasmática tiene, en general una gran cantidad de colesterol que utiliza como su fuente de lípidos. Esto es diferente en diferentes tipos de membranas dentro de la propia célula. Hay diferentes plantas y microbios, como las bacterias y las algas, que tienen diferentes mecanismos de protección. De hecho, tienen una pared celular que las protege, y esta pared celular es mucho más dura y es estructuralmente más fuerte que la membrana plasmática.
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Muchas bacterias potencialmente patógenas para el hombre, se comportan como tal, cuando portan un plásmido que contiene genes que le permitirán expresar
moléculas de adhesión a los tejidos del huésped o sintetizar sustancias tóxicas para éste. por ejemplo la bacteria que causa el tétano.
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Las fimbrias son apéndices cortos y finos, similares a pelos. más delgados que los flagelos y que normalmente no participan en la movilidad celular. Aparecen como tubos delgados, compuestos por subunidades de proteínas organizadas helicoidalmente, de 3 a 10 nm de diámetro, aproximadamente. Algunos tipos de fimbrias fijan las bacterias a superficies sólidas como rocas en riachuelos y/o tejidos del huésped.
Los pili sexuales son apéndices similares, que se diferencian de las fimbrias por ser más anchos (de 9 a 10 nm de diámetro) y están determinados genéticamente por factores sexuales o plásmidos conjugativos, necesarios para la conjugación bacteriana.
Fuente: L. Prescott; J. Harley & D. Klein. 2004. Microbiología. Quinta Edición. McGraw Hill, Interamericana
Se identifican dos tipos de mesosomas:
- Mesosomas septales: Son aquellos que forman el tabique en la división celular y en la formación del Pre-esporo.
- Mesosomas laterales: Presentan funciones sintéticas y secretoras, por ejemplo: exoenzimas como Betalactamasas.
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El citoplasma bacteriano es la masa de materia viva delimitada por la membrana citoplásmica. Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética , dispersos por el citoplasma. En su interior se albergan: Cuerpos nucleares, Plasmidos, Ribosomas, inclusiones, Organulos. Al igual que en los demás seres vivos, el citoplasma es un sistema coloidal cuya fase dispersante es agua junto con diversas sustancias en solución (citosol), y cuya fase dispersa está constituida por macromoléculas y conjuntos supramoleculares (partículas submicroscópicas). La viscosidad es mayor que la del citoplasma eucariótico, estando desprovisto de corrientes citoplásmicas.
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Los flagelos: se consideran como una marabilla en la bioloía y de la evolución, por su formción que consiste en un tubo hueco, largo y rígido de forma helicoidal que impulsa a la bacteria gracias al giro de un motor molecular de solo 45nm de diámetro. Parece increible como un motor tan pequeño pueda mover un tubo de más de dos micrómetro de largo, el flagelo permite moverse a la vacteria porque empuja agua hacia atras, al igual que un tornillo de arquimedes.
Flagelos
Un flagelo es un organelo microscópico que utilizan las células y los microorganismos para el movimiento.
Algunas funciones es que en algunas células eucariotas utilizan el flagelo para aumentar las tasas de reproducción. Un trabajo reciente con el alga verde Chlamydomonas reinhardtii ha demostrado que el flagelo también se puede utilizar como orgánulo secretor, pero este descubrimiento necesita más tiempo para comprenderse completamente.
Estructura del flagelo: es una forma cilíndrica, de diámetro uniforme en toda su longitud, con una terminación redondeada, semiesférica. , pero generalmente se complica con otras estructuras añadidas, resultando más grueso y más largo.
Los flagelos más estudiados son los de espermatozoides. La vaina mitocondrial está constituida por mitocondrias dispuestas en hélice que proporcionan la energía necesaria para el movimiento del flagelo.
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El nucleoide es el espacio dentro de una célula procariota donde se encuentra la información genética, no está rodeado por una membrana nuclear, no tiene una forma uniforme y ni tamaño específico. Sin embargo, se puede distinguir del resto de la célula e identificar bajo un microscopio óptico. El genoma de los organismos procarióticos es una pieza circular de ADN de doble cadena, de la cual pueden existir múltiples copias en cualquier momento. La longitud de un genoma varía ampliamente, pero generalmente es de al menos unos pocos millones de pares de bases.
La evidencia experimental sugiere que el nucleoide está compuesto en gran parte por aproximadamente un 60% de ADN, más una pequeña cantidad de ARN y proteína. Dentro del nucleoide se puede esperar encontrar enzimas que sirvan como catalizadores biológicos y ayuden con la replicación, así como otras proteínas que tienen otras funciones funcionales y estructurales, incluida la asistencia en la formación de ADN, facilitando el crecimiento celular y regulando el material genético de la célula. La función del nucleoide es controlar la actividad de la célula y la reproducción. Ya que es donde se lleva a cabo la transcripción y replicación del ADN.
Referencias:
Editores de Biologydictionary.net. (2016, 23 de diciembre). Nucleoide. Obtenido de https://biologydictionary.net/nucleoid/
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Un ribosoma es una estructura intercelular formada por ARN y proteínas, y es el sitio en el que ocurre la síntesis proteica en las células. El ribosoma lee la secuencia del ARNm y traduce ese código genético en una serie especificada de aminoácidos, que crece y forma cadenas largas que se pliegan y forman proteínas.Los 20,000 ribosomas de una célula bacteriana constituyen cerca de una cuarte parte de todo su volumen.
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La membrana externa de las bacterias Gram- ejerce una notable influencia en la resistencia frente a varios antibióticos, sobre todo a los que actúan sobre la pared de peptidoglicanos, que es el punto débil de las bacteria Gram+. Hay que pensar que el antibiótico no induce resistencia, solamente actúa en una interferencia clara de la humanidad en el proceso de selección natural.
Otro efecto importante que ejerce la pared en las bacterias Gram+ es la dificultad de transmisión de resistencias entre bacterias a través de plásmidos, muy frecuente en bacterias Gram-, aunque, por el contrario, la pared bacteriana de los Gram+ se encuentra inmediatamente accesible y constituye un blanco ideal para los antibióticos.
La membrana plasmática, también llamada membrana celular, se encuentra en todas las células y separa el interior de la célula del ambiente exterior. En bacterias y en células de plantas, hay también una pared celular que se une a la membrana plasmática en la superficie exterior. La membrana plasmática se compone de una bicapa lipidia que es semipermeable. La membrana plasmática regula el transporte de materiales que entran y salen de la célula.
La membrana plasmática está compuesta por una bicapa de fosfolípidos. Incrustadas en la bicapa de fosfolípidos hay múltiples proteínas, y algunas de ellas son proteínas de transporte que facilitan el movimiento de moléculas impermeables dentro y fuera de la célula. Esta función le da a la membrana plasmática una permeabilidad selectiva, esta tiene un ancho que alcanza los 8 a 10 nm. Sin embargo puede ser observada en el microscopio electrónico de transmisión mediante la forma de dos líneas oscuras las cuales se encuentran separadas por una línea clara. (Figura 1)
Se sabe que los fosfolípidos de la membrana plasmáticas de las bacterias carecen de esteroles, se conocen pocas especies bacterianas que producen esteroles y esta anomalía se atribuyó originalmente a la transferencia lateral de genes (LGT) de eucariotas. Un ejemplo de ello es la Gemmata obscuriglobus, la cual, es una bacteria del filo Planctomycetes que sintetiza esteroles.. Por lo tanto, las membranas plasmáticas de algunas bacterias contienen estos lípidos llamados hopanoides, encargados de emplear las funciones realizadas por los esteroles debido a que poseen propiedades similares a las de los esteroles y por tal razón, confieren rigidez a la membrana. Por ejemplo, el termófilo Bacillus acidocaldarius sintetiza aproximadamente siete veces más hopanoides a 65°C que a 60°C, presumiblemente para contrarrestar el aumento de la fluidez de la porción lipídica de la membrana y reforzarla.
Figura 1. Membrana plasmática observada en el microscopio de transmisión
El nucleoide es la estructura que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética. Además, posee moléculas de ARN y una gran variedad de enzimas como ARN polimerasa y topoisomerasas, además de proteínas básicas.
Nucleoide en la división celular: Cuando las bacterias se han comenzado a dividir, el nucleoide contiene el material de dos genomas, producto de la síntesis de ADN. Este material duplicado se reparte entre las células hijas, debido a la división celular.
Los ribosomas son orgánulos importantes en la síntesis de proteínas en las bacterias, a partir del ARN mensajero.
Dado que las proteínas son indispensables para el metabolismo de las bacterias, los ribosomas son uno de los principales objetivos de acción de los antibióticos, dado que al atacar a estos orgánulos, son capaces de actuar sobre el proceso de traducción de ARN en las bacterias, inhibir la síntesis proteica, provocando la muerte de las bacterias y, por tanto, consiguiendo la desaparición o reducción de enfermedades producidas por las mismas.
(Suurbach, 2016)
La cápsula bacteriana es una envoltura externa ubicada por fuera de la pared celular, consiste en la acumulación de material mucoso o viscoso formando un gel que se adhiere a la bacteria y que le permite interactuar con el medio ambiente. Se trata de una estructura superficial que presentan las bacterias tanto Gram positivas como Gram negativas en sus ambientes naturales. La gran mayoría de las cápsulas son de naturaleza polisacarídicas.
Gránulos de insclusión
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Los plásmidos son elementos genéticos extracromosómicos que se han encontrado esencialmente en todos los tipos de bacterias estudiadas hasta la fecha. Los plásmidos dependiendo de su tamaño pueden codificar desde unas cuantas proteínas hasta cientos de ellas. Sin embargo, raramente codifican productos esenciales para el crecimiento celular, tales como ARN polimerasas o enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
Mecanismos de replicación de los plásmidos bacterianos
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Las esporas bacterianas son de resistencia especiales, también llamadas endosporas. Son células diferenciadas muy resistentes al calor y difíciles de destruir con químicos, incluso con aquellos extremadamente agresivos.
Las esporas bacterianas son de resistencia especiales, también llamadas endosporas. Son células diferenciadas muy resistentes al calor y difíciles de destruir con químicos, incluso con aquellos extremadamente agresivos.
Las endosporas poseen varias capas; las más extrna es la exosporium, que es una cubiera fina y delicada de naturaleza proteica; por debajo está la cutícula formada por proteínas específicas; abajo se encuentra el cortex, compuesta por peptidoglicano y en el interior se encuentra el núcleo, con pared celular, membrana celular, citoplasma, nucleoide, etc.
Las endosporas poseen una sustancia química llamada ácido dipicolínica, en el núcelo de la espora. Una endospora puede permanecer en estado latente durante mucho tiempo, pero una vez iniciada la conversión es un proceso rápido. Los géneros de bacterias más conocidos que producen esporas son: Bacillus y Costridium (ambas bacterias Gram +).
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Las endosporas poseen una sustancia química llamada ácido dipicolínica, en el núcelo de la espora. Una endospora puede permanecer en estado latente durante mucho tiempo, pero una vez iniciada la conversión es un proceso rápido. Los géneros de bacterias más conocidos que producen esporas son: Bacillus y Costridium (ambas bacterias Gram +).
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La esporulación es un proceso muy refinado que ha aparecido evolutivamente en una línea filogenética de bacterias Gram-positivas que les permite sobrevivir largos períodos de carencia nutricional. Las endosporas son formas de reposo (y no formas reproductivas) que representan una etapa del ciclo de vida de ciertas bacterias y que se caracterizan por una estructura peculiar, diferenciada respecto de las células vegetativas, por un estado metabólico prácticamente detenido y por una elevada resistencia a agentes agresivos ambientales.
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Los ribosomas son orgánulos globulares, sin membrana, constituidos por proteínas asociadas a ARNr procedentes del nucléolo. Tanto las células eucariotas como las procariotas poseen ribosomas pero son más grandes los ribosomas eucarióticos. En la célula eucariota podemos encontrarlos libres en el citoplasma, ya sea aislados o unidos entre sí formando los polisomas o polirribosomas, unidos por una cadena de ARNm que están traduciendo simultámeamente. También los podemos encontrar adheridos a la pared externa de la membrana del retículo endoplasmático rugoso o en el lado citoplasmático de la membrana celular externa. Asimismo, pueden encontrarse libres en la matriz de las mitocondrias y el estroma de los cloroplastos.
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Las fimbrias son estructuras filamentosas, proteicas, las cuales se diferencian de los flagelos por su diámetro (menor a 8nm) y por no poseer estructura helicoidal. son estructuras variables, no vitales para las bacterias que las poseen , las fimbrias comunes cumplen funciones de adherencia a receptores específicos y superficiales, esto es importante en las especies clínicas porque median la adherencia de muchas bacterias a determinados epitelios, jugando un papel fundamental en la colonización. Por ejemplo, las sepas de Nisseria
gonorrhoeae patógenas son aquellas que poseen fimbrias que se adhieren específicamente al epitelio urinario del hombre o al cérvix uterino de la mujer.
También existen algunas fimbrias sexuales que son mas largos y poca cantidad (de dos a tres por bacteria).
Referencias:
M. Pirez, M. Mota. 2006. Temas de bacteriología y virología medica
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Posee una estructura más compleja, en la que tiene hasta 5 capas dispuestas entre la membrana citoplasmática y otra capa externa, entre ellas está el espacio periplasmático, en el que hay 5 capas, alternándose capas claras (L2 y L5) entre capas oscuras (L1, L3, L4) siendo la capa 4 de peptidoglucano o mureína, esta capa es más delgada que en bacterias Gram positivas. La pared celular se compone además de lipoproteínas y lipopolisacáridos, que representan el 80% del peso seco de la pared. Al darse una unión entre cadenas polisacáridas solo participa un 50% de tetrapéptidos, este débil porcentaje de unión entre los péptidos crea poros, son estos huecos los que hacen difícil la tinción, ya que el colorante sale (Iáñez E, 2003); (Padial J, s/f) & (Raisman J, 2005).
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Las fimbrias son apéndices en forma de cabello, están compuestos por proteínas
son más cortos que los flagelos, y tienen la función para fijarse a superficies celulares
, incluidas las superficies de las células que infectan, también estas estructuras proteicas ayudan a las bacterias a adherirse entre sí.
La cápsula se considera un factor de virulencia porque aumenta la capacidad de las bacterias para causar enfermedades (por ejemplo, previene la fagocitosis ). La cápsula puede proteger a las células del engullimiento de las células eucariotas, como los macrófagos. [6] Es posible que se requiera un anticuerpo específico de la cápsula para que ocurra la fagocitosis . Las cápsulas también contienen agua que protege a las bacterias contra la desecación . También excluyen los virus bacterianos y la mayoría de los materiales tóxicos hidrófobos , como los detergentes.
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Citoplasma. Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética , dispersos por el citoplasma: son los plásmidos.
Los mesosomas poseen enzimas para muchos procesos metabólicos de la célula, como la duplicación y transcripción del ADN procariota, reacciones en la respiración, la fotosíntesis, la glucolisis o la síntesis de materiales de la membrana
Los mesosomas son muy importantes en las funciones metabólicas de la célula, se componen de lípidos y proteínas y actúan en el inicio de la división de las células y en el reparto del material genético de forma equilibrada entre las dos células hijas.
Citoplasma: es el espacio que se encuentra dentro de la membrana plasmática. Contiene inclusiones cristalinas, sustancias de reserva, gotas lipídicas, enzimas y otras proteínas. Está directamente relacionado con la expansión y el crecimiento celular. Secreta enzimas, responsables de diversas reacciones bioquímicas. El citoplasma es el centro de varias actividades metabólicas en la célula. De desde la glucólisis hasta los procesos de división celular, todos ocurren en citoplasma. También elimina las partículas extrañas de la célula.