BIOLOGÍA CELULAR DE PROCARIOTES

QFB ANTONIO SÁNCHEZ SÁNCHEZACADEMIA DE MICROBIOLOGÍA GENERAL

Célula completa Envolturas - Cápsula - Membrana externa - Peptidoglicana - Membrana Citoplásmica Apéndices - Flagelo - Fimbrias - Pili

Interior - Citoplasma - Cromosoma - Ribosomas

Otras - Endosporas - Inclusiones - Sistemas intermembranales - Cristales paraesporales - Quistes - Esporas exteriores

CÉLULA COMPLETA

QFB ANTONIO SÁNCHEZ S.MICROBIOLOGÍA GENERAL

Conjunto de estructuras superficiales bacterianas, exteriores respecto de la P.C.

Compuestas de polisacáridos o glicopéptidos.

Cápsula Capa mucosa Vaina Zooglea

GLICOCÁLIX

Estructura superficial consistente en acumulación de material mucoso o viscoso, situado externamente respecto de la pared celular (capa S o vaina).

CÁPSULA

Las cápsulas se pueden describir en función de:

A) Su grado de asociación con la superficie celular

subyacente (sobre todo la pared)

B) Su consistencia y sus límites externos;

CÁPSULA

Integral: íntimamente asociada con la superficie celular, a saber, con la P.C.

Periférica: asociada a la superficie celular sólo en determinadas condiciones, pero finalmente se dispersa al medio exterior.

CÁPSULALas cápsulas se pueden describir en función de:

A) Su grado de asociación con la superficie celular subyacente (sobre todo la pared)

B) Su consistencia y sus límites externos:Rígida: con suficiente consistencia estructural como para evitar la entrada de partículas como las de tinta china o nigrosina. Suele tener un límite exterior definido.

Flexible: poca consistencia, de modo que no excluye partículas. Además, es deformable y carente de límites precisos.

Cápsulas en sentido estricto son aquellas de tipo integral y rígida. Capas mucilaginosas son las de tipo periférica y flexible.

CÁPSULA

Estructura inerte, "no vivas" confiere importantes propiedades (BACT):

A) Adhesión a otras células: microcolonias y consorcios

B) Adhesión a sustratos inertes o vivos: colonización de sus nichos ecológicos C) Protección contra agentes antibacterianos.

CÁPSULA

Microscopía óptica: - Tinta China (Duguid) - Rojo Congo

Microscopía electrónica (MET y MEB)

Difracción de rayos X del polisacárido capsular.

MÉTODOS DE OBSERVACION Y ESTUDIO

Preparación con tinta chinaPreparación con tinta china Microscopía electrónicaMicroscopía electrónicateñida con rojo de rutenioteñida con rojo de rutenio

Técnica de rojo CongoTécnica de rojo Congo

CAPA MUCOSA (cápsulas flexibles y periféricas) Puede aislarse directamente del sobrenadante

resultante de la centrifugación del cultivo

CÁPSULA (cápsulas rígidas e integrales) Puede aislarse tratando al cultivo con agua caliente o

con ácidos o álcalis débiles.

AISLAMIENTO

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA

Polisacárido o polipéptidos 1-2% Agua 98-99%

Se componen de macromoléculas asimétricas con unidades repetitivas.

Las cápsulas polisacarídicas están unidas a la superficie subyacente, sobre todo a la pared celular.

La estructura es a base de una matriz muy hidratada, con una ordenación regular radial, o a veces, en láminas concéntricas

Heteropolisacáridos aniónicos

Unidades repetitivas de : - azúcares (osas) - aminoazúcares - ácidos urónicos

Cápsulas polisacarídicas

Homopolisacáridos neutroslevanos (polímeros de unidades de fructosa unidas por ß(2- 6)dextranoscelulosaalginatos

Cápsulas polisacarídicas

Sólo en el género Bacillus.

Están formadas por glutamil-polipéptidos.

Así p. ej., en B. anthracis el péptido es sólo de D-glutámico.

Cápsulas polipeptídicas

Las cápsulas y capas mucilaginosas bacterianas constituyen el llamado antígeno K (capsular).

Una misma especie puede constar de distintos serotipos, cada una de ellas con un Ag K distintivo,

Escherichia coli tiene 70 serotipos diferentes Streptococcus pneumoniae tiene más de 100

Inmunogenicidad

Mediante undecaprenil-P, transportador lipídico situado a nivel de la membrana citoplásmica.

A base de precursores nucleotídicos de azúcares (UDP-glucosa, UDP-galactosa, GDP-manosa...), que se van ensamblando

BIOSÍNTESIS

En el caso de los dextranos y levanos (géneros Streptococcus, Leuconostoc):

La síntesis ocurre fuera de la célula, por transglucosilación de moléculas de sacarosa, catalizada respectivamente por dextránsucrasas y levánsucrasas

BIOSÍNTESIS

1. Mejora en las propiedades de difusión de nutrientes hacia la célula. Los polisacáridos extracelulares aniónicos funcionan como una resina de intercambio. 2. Protección contra la desecación. 3. Protección contra la predación por parte de protozoos.

FUNCIONESLa posesión o no de cápsula, no es vital para las bacterias.

4. Protección contra agentes antibacterianos:

metales pesados bacteriófagos células fagocíticas (p. ej., la cápsula

del neumococo) detergentes anticuerpos

FUNCIONES

5. Adhesión a sustratos a) Sustratos inertes: medios acuáticos. Bacterias acuáticas no son planctónicas,

que viven en superficies, sedimentos, donde los nutrientes difunden mejor. Adherencia al sustrato Aumento de volumen bacteriano Formación de una microcolonia Formación de un consorcio

Corrosión de cañerías, formación de placa y caries, formación de biopelículas en catéteres y prótesis quirúrgicas

FUNCIONES

b) Sobre sustratos vivos (tejidos de organismos superiores):

- En sistemas "normales" (efectos benéficos): La microbiota en epitelio superior está englobada en glucocálix, las bacterias están adheridas a la superficie tisular.

- En sistemas patológicos: La cápsula es uno de los factores de virulencia

FUNCIONES

Receptores para bacteriófagos.

Barrera frente a la difusión de O2. En bacterias fijadoras de N2 atmosférico, evitan la inactivación de la enzima nitrogenasa.

Reconocimiento entre la bacteria y la planta. En Rhizobium el polisacárido extracelular actúa a través de lectinas.

Flotación. En Acetobacter xylinum la cápsula es a base de fibrillas de celulosa que retienen burbujas de aire, hace que la bacteria flote hasta su nivel adecuado.

FUNCIONES PARTICULARES

Son estructuras tubulares (ramificadas o no) compuestas de un heteropolímero, a base de proteína, lípido y polisacárido, que engloban a conjuntos de células bacilares en cadenas o filas.

La vaina está en contacto con la P.C subyacente, pero no hay enlaces entre ambas.

VAINAS

Sphaerotilus y Leptothrix las vainas se recubren de acúmulos de óxidos e hidróxidos de Fe y Mn. Conforme se dividen por fisión binaria, las células de

los extremos del filamento van sintetizando nuevo material de la vaina que las va rodeando

Arqueobacterias Methanothrix y Methanospirillum poseen vainas proteicas con subunidades dispuestas en anillos, y son las que confieren la forma.

VAINAS

Son de naturaleza polisacarídica Se encuentran en su interior gran cantidad de

bacterias que participan activamente en lodos activados

ZOOGLEAS

Capa S

CAPA SUPERFICIAL PARACRISTALINA Ubicación: Capa que envuelve a la pared celular Composición: proteínas o glicoproteínas.

G (+): se une a la peptidoglicana G (-): se une a la membrana externa Arqueas: se une a la cubierta más externa

En muchas Arqueas es la única capa que rodea al protoplasto, por lo que en ellas cumple funciones de auténtica pared celular.

CAPA “S”

CAPA “S” EN GRAM (+)

CAPA “S” EN GRAM (-)

CAPA “S” EN ARQUEAS

CAPA “S”

DISPOSICIÓN UNIDADES MORFOLÓGICAS

Simetría binaria:filas oblicuas paralelas

Dímeros

Simetría cuadrangularTetrámeros

Simetría hexagonal Hexámeros

hexagonalcuadrada oblicua

La unión entre los monómeros se realiza por enlaces no covalentes

- Hidrofóbicos - Iónicos (directos), o por mediación de cationes - Puentes de hidrógeno

CAPA “S”

1. Tamiz molecular protector En bacterias con P.C. impide la entrada de agentes

antibacterianos.

2. Da forma y rigidez: Especies de Arqueobacterias. Arqueas halófilas (Halobacterium) la capa S

(glicoproteína) contiene glicopéptidos especiales, estabilizada por altas concentraciones de sodio (presente).

Arqueas termoacidófilas (Sulfolobus), glicoproteínas en matrices hexagonales, ricas en aminoácidos polares (Ser, Tre), la capa S se estabiliza por el bajo pH del medio.

FUNCIONES

3. Protege a la célula de:a) Fluctuaciones iónicas y de pHb) Estrés osmóticoc) Enzimas degradadoras

4. Mantiene la rigidez de las bacterias5. Facilita la adhesión en algunas bacterias6. Protege (patógenos) contra el

complemento7. Protege contra la fagocitosis

FUNCIONES