OTRAS DIFERENCIACIONES

DE LA CELULA PROCARIOTA

ESPORAS BACTERIANAS

Son células diferenciadas altamente resistentes al estrés físico y químico, tal como calor, presión, sequedad, ácidos y bases fuertes y radiación UV.

¿POR QUE LA BACTERIA ESPORULA?

Se debe a la falta de nutrientes esenciales

Toma la decisión de

Esporular

Arriesgarse a seguir creciendo

como tal posteriormente

morir

La deshidratación aumenta dramáticamente su termo resistencia así mismo la resistencia a sustancias químicas como el peróxido de

hidrógeno.

La espora bacteriana se define como una estructura que se

encuentra metabólicamente latente, y que bajo ciertas condiciones

germina y da lugar a una célula vegetativa

TIPOS DE ESPORAS BACTERIANAS

Las esporas bacterianas se dividen en dos grupos: las endosporas y las

exosporas

ENDOSPORAS

Son las mas abundantes. Poseen una estructura con pared gruesa y se forma dentro de la célula bacterial. Es resistente a: tinciones, calor, desecación, agentes desinfectantes y a radiación. Podemos observar endosporas en los siguientes géneros bacteriales: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina y Terminoactinomyces.

Las endosporas de Clostridium botulinum pueden resistir agua hirviendo por varias horas, sin embargo la mayoría de las esporas se destruyen a 80 °C por 10 minutos. Las esporas pueden germinar por vejez o por tratamiento con calor.

Contienen grandes cantidades de ácido dipicolínico (DPA) junto con grandes cantidades de calcio, estos compuestos le confieren la resistencia de la cual se caracterizan.

EXOSPORASSon esporas externas, éstas son resistentes sólo a calor y desecación y no contienen DPA. Podemos encontrar exosporas en el género Methylosimes (bacterias que oxidan metano).

Determinadas bacterias (Methylosinum, Rhodomicrobium) forman esporas reproductivas por gemaciones sucesivas al final de sus prostecas. Estas exosporas poseen una envuelta a base de pared rodeada de una cápsula o cubierta gruesa.

ESTRUCTURA Y

COMPOSICION QUIMICA

PROTOPLASTO O NUCLEO

El citoplasma de la espora contiene altas concentraciones de ion Ca++ (1-3% del peso seco de la espora), y de ácido dipicolínico (DPA) (10% en peso); ambos están formando un quelato, llamado dipicolinato cálcico (DPC), una sustancia exclusiva de las esporas bacterianas.

Papel del DPC: Como veremos, es una “reserva de Ca2+”, que durante la esporulación secuestra este ión, lo que tendrá un papel importante en la deshidratación del protoplasto; durante la germinación, la liberación del Ca2+ será fundamental en este proceso.

El protoplasto contiene un cromosoma completo, condensado, y todos los componentes indispensables para reiniciar el crecimiento vegetativo cuando la espora germine, pero carece de muchos componentes típicos de la célula vegetativa

Contiene nucleósidos mono- y difosfatados, pero no NTP Carece de componentes inestables: no hay ARNm, ni enzimas biosintéticas, ni aminoácidos ni bases nitrogenadas libres, ni cofactores reducidos (NADH; CoA)

La “moneda energética” de la espora es el 3-fosfoglicerato, otra molécula estable del protoplasto, que será convertido rápidamente a 2-fosfoglicerato, y de él a PEP al germinar la espora (el PEP es donador de P para generar ATP).

Existe una gran cantidad de una serie de pequeñas proteínas especiales (llamadas SASP, del inglés “small acid soluble proteins”). Cuando se produzca la germinación, estas proteínas serán hidrolizadas rápidamente, y los aminoácidos resultantes serán empleados en la síntesis de nuevas proteínas necesarias en la germinación y crecimiento ulterior. Además, las SASPs están acomplejando al ADN, protegiéndolo del daño por luz UV.

Rodeando al protoplasto está la membrana citoplásmica (membrana interna de la espora), una bicapa lipídica carente de fluidez.

PARED DE LA ESPORA

Se encuentra inmediatamente por encima de la membrana interna de la espora.Compuesto a base de un peptidoglucano (PG) similar al de la célula vegetativa, con sus característicos enlaces entre los tetrapéptidos.Al germinar la espora, dará lugar a la pared celular de la nueva célula vegetativa, dándole, mientras tanto, resistencia osmótica.

CORTEZA O CORTEX

Compuesto de un peptidoglucano (PG) especial, diferente en composición al PG de la célula vegetativa

Tiene un bajo grado de puentes entre tetrapéptidos (sólo un 6%). Ello condiciona: Su rápida autolisis, durante la germinación de la

espora. La lactama del murámico condiciona una gran

resistencia a la lisozima.La corteza está limitada por la membrana esporal externa, procedente de invaginación de la membrana citoplásmica de la célula vegetativa madre.

CUBIERTAS

Son estructuras a base de una o varias proteínas de tipo queratina, todas muy ricas en cisteína y en aminoácidos hidrófobos, y que llegan a constituir el 60% en peso seco de la espora.

Son muy insolubles e impermeables, e impiden la entrada de numerosos agentes químicos, incluyendo sustancias tóxicas. La abundancia de puentes S-S las hace muy compactas y muy estables químicamente.

EXOSPORIO

Es una mezcla de proteínas, polisacáridos complejos, y lípidos, muy resistente a enzimas proteolíticas, lo que sugiere (pero no prueba directamente) que el exosporio puede representar algún papel como barrera de defensa externa de la espora.En B. cereus es una estructura membranosa transparente, a modo de saco cerrado, delgado y flojo, envolviendo al resto de la espora de una forma “suelta”, mientras que en B. subtilis y B. megaterium, el exosporio está envolviendo a la espora de una forma más estrecha, estableciendo algunos contactos físicos con la superficie de las cubiertas.

ACTINOMICETOSSe encuentran ubicados en el Dominio Bacteria del Reino Eubacteria

Son bacterias Gram positivas y quimioheterotrofas

Son un grupo de microorganismos unicelulares, muy abundantes en el suelo

Tiene similitud con los hongos por su morfología, tipo de reproducción y por los cuadros clínicos que presenta

Su crecimiento celular es ramificado o micelar con métodos especializados de reproducción por esporas

CARACTERISTICAS

Son procariontes.

Presentan núcleo difuso.

Cromosoma único disperso en el

citoplasma.

No contienen mitocondrias en el

sistema endomembranoso.

La membrana citoplasmática no esta

formada por ergosterol.

Membrana basal compuesta por

derivados de ácido murámico.

IMPORTANTE

Su capacidad para formar filamentos delgados ramificados o un micelio ramificado similar a los hongos

Reproducción asexual

SEGÚN SU REPRODUCCIÓN ASEXUAL

FORMACIÓN DE ESPORAS

LAS ESPORAS DE MANERA

GENERAL CARECEN DE MOVILIDAD

LA ESPORULACIÓN

SE PRODUCE POR

FORMACIÓN DE TABIQUES

FASES DE ESPORULACIÓN

producidas por hifas

especializadas

Algunos géneros producen esporas

flageladas

Las esporas no son resistentes al calor, pero sí a la desecación

•Centro: zona de inicio de la colonia, donde existe una privación de nutrientes y esporas maduras.•A medida que nos alejamos del centro: distintas fases de maduración de esporas.•Superficie: nutrientes, esporas.

MICELIO AÉREO

se desarrollan

ZOOESPORAS

CLASIFICACIÓN DEL MICELIO POR SU FISIOLOGÍA

Micelio reproductivo o aéreo

Se encarga de soportar las estructuras y formas

de reproducción

Micelio vegetativo, de sustrato o de nutrición

Se encarga de la absorción y

transformación de los nutrientes.

MICELIO

GÉNEROS

Micelios vegetativos de sustrato (subterráneos)

Algunos micelios generan hifas verticales que sobresalen a la superficie

El extremo de cada una de estas hifas se diferencia para constituir un saco llamado esporangio, que se fragmenta en un conjunto de esporas móviles llamadas zigosporas o esporangiosporas.

Actinoplanes

En los extremos de algunas hifas aéreas las células se diferencian en cadenas de esporas

GÉNEROS

Forma un micelio de sustrato ramificado, interrumpido de vez en cuando por pared transversal

Son organismos cenocíticos

Cuando hay limitación de nutrientes se forma un micelio aéreo a partir de ramificaciones de las hifas subterráneas

Propiedades de las esporas de los estreptomicetos:

Población de micelios

subterráneos sufre una lisis

masiva

Pared celular mas gruesa que la de célula vegetativa Son muy hidrofóbicas Resisten mas al calor y desecación que celulas vegetativas, pero menos que las endoesporas Son metabolicamente durmientes

Estrictamente Aeróbios

Producen muchas esporas reproductivas por cada individuo

Streptomyces

FUNCIONES QUE PRESENTAN LOS ACTINOMICETOS

Según Waksman, son las siguientes:

Mineralización del humus

Secreción de sustancias antibióticas

Produce equilibrios genéricos hacia los componentes de la microflora bacteriana. Capaces de producir una acción fitopatogénica

Descomposición de residuos animales y vegetales

Formación de sustancias melánicas

Compuestos húmicos

Liberación de principios útiles para la liberación de las plantas

Amoníaco Acidos orgánicos

Capaces de formar complejos importantes en edafogénesis y en la

nutrición vegetal

liberando

para la síntesis Micelio

posee unas proteínas (hidrofobinas)

RESISTENCIA POR ESPORULACION

Las celulas procariotas tienen la capacidad de elaborar algunas respuestas sencillas frente a variaciones de las condiciones ambientales .algunas cuando las condiciones son desfavorables se rodean de formas de resistencia denominados quistes .

Resistentes al desecamiento y unas al calor :los heterocistos y acinetos

RESISTENCIA POR ESPORULACION

QUISTES BACTERIANOSSon formas de resistencia que aparecen por engrosamiento de la pared celular ,acumulan materiales de reserva, tienen metabolismo endógeno y mayor resistencia al calor , desecación y agentes químicos que la célula vegetativa.

Mixosporas(mixobacterias)

Las mixobacterias son una bacteria social , eso quiere decir que puede comunicarse con otras células de su misma especie y actuar conjuntamente.Los bacilos dentro de los cuerpos fructificantes se acortan para formar esporas.

RESISTENCIA POR ESPORULACION

glucoproteina

RESISTENCIA POR ESPORULACION

DIFERENCIACIONES DE CIANOBACTERIAS

HETEROCISTES ej.anabaena,nos

toc

ACINETOS

Las cianobacterias son bacterias Gram-negativas capaces de realizar la fotosíntesis oxigénica. Estos organismos tienen importancia en aspectos relacionados con el ser humano, ya que por ejemplo las especies fijadoras de nitrógeno contribuyen a la fertilidad del suelo y el agua, aunque también en múltiples ocasiones son responsables de disminución de la calidad de las aguas superficiales

Una característica importante que presentan las cianobacterias y que es común a otros organismos tanto procariontes, como eucariontes (especialmente hongos y plantas) es que poseen un metabolismo secundario muy activo.

glicólisis, el ciclo de Krebs

DIFERENCIACIONES DE CIANOBACTERIAS

RESISTENCIA POR ESPORULACION

HETEROQUISTES

Heteroquistes o Heterocistes

Son células diferenciadas que presentan una función fundamental la fijación del nitrógeno .

la conexión entre la célula vegetativa y los heterocistes se le denomina microplasmodesmo

Estas células especializadas están distribuidas a lo largo o final del filamento (cianobacterias multicelulares filamentosas)

Habitad e importancia

Se encuentran en todo tipo de ambiente

Terrestre

Suelos Desiertos Cortezas de arbolesSimbiontes

Acuaticos

Aguas dulces estancadas

Aguas corrientes Aguas marinas

Aguas hipersalinas

Ríos y arroyos

Aguas loticas: embalses

Bioindicadores presencia de ciertas especies o formas cel.indican cambios y/o ciertas características del ambiente

Pelo Deficiencia

fosforo /ambiente oligotrofico

HeterocitosDeficiencia en

nitrógeno

Forman asociaciones simbióticas con plantas vasculares (Bryophytas, Cycasy Azolla[helecho

acuático]) y hongos (líquenes). Formadoras de Plancton

Formación de arrecifes de coral ,segregan carbonatos

Ca y Mg .Fijadoras de nitrógeno libre Participa en la oxigenación

del suelo Algunas viven en aguas

termales, desiertos y lugares helados

Composición y función

En su pared celular ,existen 3 cubiertas:

Capa laminada interna: glucolipidos Capa homogénea central: polisacáridos

Capa fibrosa externa: polisacárido

Estas 3 capas evitan la difusión del oxigeno al interior del heteroquiste

Disponen de mecanismo para proteger al complejo enzimático(nitrogenasa)

En las uniones de las células vegetativas se forman sendos

“tapones” de cianoficina

Los tilacoides se disponen como un retículo polar y periférico, y carecen de ficobilisomas, por lo que no pueden realizar la fase II de la fotosíntesis. Por lo tanto, los heteroquistes no generan oxígeno, ya que sólo realizan la fotofosforilación cíclica.

Acinetos

Es una forma de resistencia que aparece cuando las condiciones ambientales son desfavorables.

Tienen la capacidad de germinar después de una larga exposición al frío, desecación y limitación de fosfato

se forman a partir de las células vegetativas por acumulación de nuevas capas de materiales polisacarídicos en el lado exterior de la pared celular y por la formación de acúmulos de reserva en el protoplasma (fundamentalmente gránulos de cianoficina y de glucógeno)

Incremento del contenido de ARN ,la desaparición de actividades biosintéticas, la fotosíntesis y los gránulos de polifosfatos.

EMPLEO DE LOS

PLASMIDOS EN

LA

BIOTECNOLOGÍ

A

LOS PLASMIDOS

Los plásmidos son elementos genéticos extra cromosómicos no esenciales para el crecimiento, de modo que pueden ser perdidos o ganados sin perjuicio para la célula.

Los casos mas

resaltantes de la

aplicación de los

plásmidos ala

biotecnología

El plásmido pBR322

En el caso del pBR322, el plásmido posee un gen en

particular de resistencia a la ampicilina. El plásmido

diseñado en laboratorio por el doctor Bolívar le confiere a la célula portadora del plásmido la capacidad de crecer en un

medio bacteriológico con dicho antibiótico.

La Biotecnología tiene, actualmente, su máxima expresión en la industria farmacéutica. En el caso de los enfermos diabéticos el uso de esta nueva tecnología para la fabricación de insulina es

de máxima importancia.

La técnica utilizada se denomina técnica de clonación de ADN recombinante.

Esta técnica permite insertar en el genoma bacteriano el gen humano que codifica para la insulina, de modo que la

bacteria sintetiza la hormona. En resumen, técnica consiste en lo

siguiente:

Esto se realiza fragmentando con enzimas de restricción el ADN que lleva el gen de la insulina y

cortando también un plásmido. La recombinación del ADN que porta el gen de la insulina y del ADN del plásmido y la posterior restauración de la forma circular de plásmido dan lugar a la formación del ADN recombinante. Es esta estructura la que se

inserta en la bacteria hospedadora y gracias a la alta capacidad de multiplicación bacteriana, en muy poco tiempo se habrán originado miles de bacterias

que contendrán el gen de la insulina humana, pudiendo así fabricarla. Esta técnica la observamos en el siguiente esquema: