Prokariotoen zitologia

Bakterioen morfologia eta fisiologia

Analisia eta Kontrola

Entseiu mikrobiologikoa

Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa

1

Arizmendi Ikastola Lanbide Heziketa

Juan Arbulu

Eskema • Mikroorganismoak, zer dira? • Tamaina eta forma • Antolaketa zelular mota desberdinak • Pareta (gram +, gram-, Archaea) • Mintza • Zitoplasma eta genoma • Ohiko egiturak:

– Finbriak, piliak, flageloak, endosporak, inklusio zitoplasmatikoak, kapsula.

• Bakteria, Archaea eta Eucarya-renm arteko desberdintasunak.


2

Zer dira mikroorganismoak?

• Begiz ikustezinak diren organismoak dira

• Zelula isolatu bezala bizi diren organismoak dira eta erreplkatzeko gai diren azido nukleikoa

• Aukak, onddoak, protozooak, bakterioak eta birusak


3

Mikrobiologiaren historia

• 1664, Robert Hooke, landare zelulak.

• 1673, Anton van Leeuwenhoek, mikroorganismoen deskribapena.

• 1877, Robert Koch, kultibo solidoen garapena.


4

Mikroskopioak

• Giza ikusmena 0.2mm.

• Mikroskopio optikoa, erresoluzio handiena 0.2 mikra (1 mikra).

• Mikroskopio elektronikoa, erresoluzio handiena 0.5nm


5


6

PROKARIOTAK


7

TAMAINOA: zelula eukariota versus zelula prokariota

Tamainak


8

Formak


9


10

kokoak baziloak espiriloak

BAKTERIOEN FORMAK

Bakteria Erraldoia (Epulopiscium fishelsoni - 80x600 µm)


11

Azalera vs. bolumena


12

Tamaina txikia elkartuke korragoa, abiadura metaboliko handiagoa bermatzen du

Egitura zelularra


13

Pareta zelularra

• Bakteria:

– Gram positiboa

– Gram negatiboa

– Paretarik gabe

• Archaea:

– Egitura desberdinak

– Paretarik gabe


14

Paretaren funtzioak

• Zurruntasuna (forma mantendu, lisia ekiditu).

• Kanpo ingurunearekin komunikazioa.

• Patogeneizitatean eduki dezake eragina (LPS)

• Molekula batzurentzako hezia.

• Espazio periplasmikoa (garraio entzimak, hidrolitikoak, etab.)


15

Protoplastoen formakuntza


16

Soluto kontzentrazio handia

Soluto tzentrazio txikia

Lisozima – Peptidoglikanoan 1-4 lotura glikosidikoa apurtzen duen proteina


17

ZELULAREN ESTALKIA

GRAM POSITIBOA GRAM NEGATIBOA


18

Gram +

Gram- Bakteria


19

MUREINA EDO PÉPTIDO-GLIKANOA

Peptidoglikanoaren egitura


20


21


22

Pareta Zelularra Gram Positiboa


23

Azido Teikoikoak


24

Gram positiboen paretaren polisakarido azidoak Peptidoglikanoari kobalenteki lotuta (NAMeko C6-ko OHa)

Pareta zeharkatzen dute eta bakterioaren gainazalera heltzen dira

Mintz zelularrarekin lotura hidrofobikoa

Gram + paretako beste osagai batzuk

• Azido teikuronikoak

• Azido mikolikoak


25

Gram – kanpo mintza


26

Porinak – mintzean zeharreko molekula txikien komunikazioa bideratzen duten proteinak -- espezifikoak eta ez-espezifikoak

Lipopolisakaridoak (LPS)


27

Gram – diren bakterioetan bakarrik Kanpo mintzetik ateratzen da

LPS


28

Lotura glikosidikoa: C2 KDO - C6 LipA


29

Lipopolisakaridoak (LPS)

• A lipidoa (NAG-P + azilo taldeak)

• Polisakaridoaren nukleoa

– KDO (zetodesoxioktonatoa) eta beste karbohidratoak ditu (ramnosa, azido galakturonikoa)

– Espeziekiko espezifikoa

• O-antigenoa

– Errepikapen aldakorrak

– Karbohidratoak ere baditu

– Zeparekiko espezifikoak

• Sarritan animalientzako toxikoa- endotoxina

• Gainazal hidrofilikoak sortzen ditu


30

E. Coli-ren Periplasma


31

E.coli-ren periplasmaren proteinak.

Lotura proteinak

aminoazidoentzako (adb., histadina, arginina)

azukreentzako (adb, glukosa, maltosa)

bitaminentzako (adb., thiamina, bitamina B12)

ioientzako (adb., fosfatoa, sulfatoa)

Biosintesi entzimak

mureinaren elkarketa

finbrien erakuntza

Polimeroen degradazio entzimak

fosfatasak

proteasak

Entzima detoxifikatzaileak

Beta-laktamasak (adb., penicillinasa)

aminoglikosidoen fosforilazioa


32

• Bakterio batzuk ez dute paretarik

• Mycoplasma

• Mintz zelular sendoagoa. Esterolak eta lipoglikanoak eduki dezakete.

• Pleiomorfikoak

Archaearen pareta zelularra

• Ez du peptidoglikanoreik

• Osakera izan daiteke – pseudopeptidoglikanoa (pseudomureina) G+ tindatzen du

– pseudomureina proteinaz estalita, G+ tindatzen du

– Proteinazko gainazleko geruza bakarra edo glikoproteina, pseudomureinarik gabe (alg halofiloak, alg.metanogenikoak eta termoazidofiloak) G- tindatzen du

• Paretarik gabeko Archaeak badaude


33

Archaearen pseudopeptidoglikanoak


34

Paretaren funtzioak

• Zurruntasuna eta erresistentzi osmotikoa (forma mantendu, lisia ekiditu).

• Kanpo ingurunearekin komunikazioa.

• Patogeneizitatean parte hartu dezake (LPS)

• Molekula batzurentzako hezia (porinak gram negatiboetan).

• Espazio periplasmikoa (garraio entzimak, hidroltikoak, etab.)


35

Peptidoglikanoaren sintesia


36

•Baktoprenola (C55 alkohol isoprenoidea) – zitoplasmatik periplasmara

disakarido pentapeptidoa garraiatzen duen “carrier” lipidikoa da,

hazkuntzan dagoen paretan txertatuz

•Transpeptidazioa penizilinak inhibitzen du

Transpeptidazioa


37

G penizilinak inhibitzen du.


38

Peptidoglikanoaren sintesia: transpeptidazioa

G penizilinak inhibitzen du.

Pareta zelularraren sintesia


39

Pareta zelularra autolisinen eraginez zabaldu egiten da eta peptidoglikano berria depositatuz.


40

Egitura: • Proteinak txertatuta dituen bikapa

fosfolipidikoa; kolesterolaren antzeko egiturak ere eduki dezake.

• Archaean, alkohol isoprenoideen esterrak, batzuk geruza bakarrak eratzen dituzte.

Mintz zelularra

Mintz zitoplasmatikoaren egitura


41

Bicapa fosfolipídica


42

Bakteria eta Archaea-n dauden lipidoak lotura kimiko desberdinak dituzte


43

Ester - Bakteria Eter - Archea


44

Garraio mota desberdinak


45

•Kontzentrazio gradiantearen aurkako solutoen gehikuntza •Espezifizitatea


46

Mintz zitoplasmatikoaren funtzioak

• Iragazkortasunaren hezia

– Molekula txikiak, karga gabekoak eta hidrofobikoak zeharka dezakete mintza difusioz.

• Proteinen finkapena

– Garraioa, energia ekoizpena, kimiotaxia

• Fototrofoetan: aparatu fotosintetikoa bereganatzen du (besikulak, tubuloak, tilakoide erakoak)

• Pareta eta zelula kanpoko egituren sintesia.


47

E.coli-ren mintz zitoplasmatikoa


48

Prokariota zelulen egitura - ADN

• Ez dute nukleorik. ADNa zitoplasman dago:

“nukleoidea” : ADNak okupatzen duen zonaldea.

• Haploidea da. Genoma: kate bikoitzeko AND molekula bakarra eta zirkularra.

• Genoma 1 - 6 x 106 base bikotez dago osatua (bp) bizi libreko prokariotoetan; 1000-5000 gene.

• Ez dute histonarik.

• Biziarentzako beharrezkoak ez diren beste elementu gentikoak eduki dezakete: plasmidoak eta genoma fagikoak.


49

Prokariotak

• Ez dute mintz nuklearrik.

– ARNm-aren prozesaketarik ez dago

– Transkripzioa itzulpenari lotuta dago.


50

Genomaren tamaina


51

Kromosometako ADNa


52

Zitoplasma

• Proteinak (entzimak, konplexu entzimatikoak, egiturazkoak)

• Erribosomak (70S: 55 proteinak, rRNA 5S, 16S, 23S)- polisomak

• mRNA, tRNA

• Beste makromolekulak, solutoak

• Mikroskopioz ikus daitezken egiturarik gabe.

• Ez dute zitoeskeletorik.


53

Egitura esanguratsuenak

• Funtzio espezifikoak dituzten egiturak.

• Mikroorganismo guztiak ez dituzte.

• Genero eta espeziearekiko ezaugarriak dira (taxonomia).

• Adibideak: – finbriak, flageloa, pilia, endosporak, kapsula,

inklusio zitoplasmatikoak

04/09/01 Analisia eta Kontrola

Entseiu Mikrobiologiakoa 54

Finbriak - Piliak

• Finbria – proteinazko zuntz motza, gainazaletan itsasteko funtzioetan parte hartzen da.

• Ile sexuala – konjugazioan zelula hartzailearekin bat egiten du.


55

Flageloak


56

Flageloa



> 40 gene parte hartzen dute

1000 H+ / revolución


58

Tindaketa berezi bidez antzematen dira

Flageloak


59

Marrak 0,5 mikra

Anaerobaculum mobile sp. nov. Aldameneko flageloa

Flageloaren ekintzaren mekanismoa

• Oinarrizko gorputzean ematen den eraztunen errotazioa H+ -en gradienteagatik zuzenduta egongo zen - ATPa ez .

• Ordulariaren aurkako errotazioak aurreruntz mugiarazten du.

• Ordulariaren aldeko errotazioak aurreruntzko mugimendua geldiarazten du


60

Endosporak

• Beroarekiko, irradiazioarekiko eta lehortzearekiko erresistentzia.

• Bacillus eta Clostridium generokoak produzitzen dituzten gehienbat.

• Egokiak ez diren inguruetan bizi irautea bermatzen dute.

• Azido dipikolinikoak eta proteinak ADNa babesten dute

• Stressaren eraginez aktibatzen direnean, nutrienteak izanez gero ernalketa eta hazkuntza bizi hasten da.

• Endosporaren kokapena zelulan identifikatzeko erizpide bezala erabili daiteke.


61

Esporaren egitura



Azido Dipikolinikoa


63

Endosporen ezaugarria

Endosporen formazioa

A- ADNa bikoiztu eta erdiguneko ardatzaren (zuntz axiala) inguruan kiribiltzen da

B- Bi kromosometatik bat mintz plasmatikoz inguratzen da.

C- Ama zelulak protoplastoa inguratzen du.

D- Esporaren gainazalak sintetizatzen dira.

E- Ura galdu egiten du eta beroarekiko erresistentea den egitura bat sortzen da.

F- Ama zelularen lisiaren ondorioz espora askatu egiten da.

B. Subtilis-en 6-7 ordu, 50 gene.


64

Inklusio zitoplasmatikoa

• Bakterio batzuk barne egiturak dituzte

– Biltegi granuloak - polifosfatoa,azufrea, polihidroxibutiratoa (PHBak)

– Gas besikulak – flotazioa

– Karboxisomak, klorosomak.


65


66

Inklusio zitoplasmatiko.

Zer bizidunetan dauden Osagaia Funtzioa

Glikogenoa Hainbat bakterioetan

(E. coli)

poliglukosa C eta energiaren biltegia

Polihidroxi

Butiratoa

Hainbat bakterioetan

(Pseudomonas)

Dihidroxibutirato-aren polimeroa

C eta energiaren biltegia

Polifosfatoa Hainbat bakterioetan

(Corinebacterium)

Fosfatoaren polimeroak Fosfato erreserba

S granuloak Saren fototrofoak

Saren litotrofoak

S elementala S erreserba

Gas besikulak Bakterio urtarrak Egitura proteikoa Flotazioa

Magnetosomak Bakterio urtar batzutan Magnetita Fe3O4 Kanpo magnetikoan orientazioa

Karboxisomak Bakterio autotrofikoetan CO2aren finkapen entzimak CO2aren finkapena

Klorosomak Bakteria berdeetan Lipidoak, proteinak bakterioklorofila

Argiaren hartzailea

Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)


67

Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)


68


69

Zelulaz kanpoko beste polisakarido batzuk

• Glikokalixa: Pareta zelularraren kanpoaldean kokatzen da – Kapsulak – zelularen gainazalean ageri den materiala

– Geruza muzilaginosoak – ahulago itsatsita dagoen materiala

– S geruza: Azpiunitate proteiko edo glikoproteikoak. G+, G- eta Archaea. Partea era dezakete

• Funtzioak – Defentsarekiko babesa (fagozitosia)

– Desekazioarekiko babesa

– Birus eta toxinarekiko babesa

– Gainazlaei itsastea (zelulak, bizigabeak)


70

Glikokalixa


71

Tindaketa negatiboa

Mikroskopio elektronikoa


72

Tindaketa negatiboa


73

Archaea


74

Halofilo muturrekoak

• Gatz kontzentrazio handia behar dute

• Kimioorganotrofoak, aerobio derrigorrezkoak

• Halobacterium

• Sodio ioiak glikoproteinazko partea egonkotu egiten du

• Potasio ioia – konpatiblea den solutoa

• Zitoplasmako proteinak potasio ioien kontzentrazio handia behar dute

• Batzu ATPa sortzeko argia erabili dezakete, bakteriorhodopsin erabiliz


75

Metanogenikoak

• Anaerobio derrigorrezkoak, orokorrean mesofiloak

• Dibertsitate handia

• Habitats

• Sustratoak metanon bilakatzen dira


76

Thermoplasmatalak

• Termofilikoak (hobezina 55ºC), azididofilikoak, kimiorganotrofoak, fakultatiboak

• Thermoplasma pareta zelularrik gabe

• Picrophilus pH 0 baino bajuagoetan haz daitezke, hobezina pH 0.7


77

Thermokokkalak

• Hipertermofiloak (hobezina >80ºC)

– Thermococcus 70-95ºC

– Pyrococcus 70-106ºC

• Kimiorganotrofo anaerobio derrigorrezkoak

• S-a erabiltzen dute elektroien azken hartzaile gisa

• Mugikorrak flagelo multzo bidez


78


79

Bakteria, Arkhaea eta Eukarya-ren arteko desberdintasun zelularrak

Propietateak Bakteria Eukarya Arkhaea

Mintz nuklearra EZ BAI EZ

Organuloak EZ BAI EZ

Erribosomaren tamaina

70S 80S 80S

Paretan peptidoglikanoa

BAI EZ EZ

Mintzean esterolak EZ

(hopanoideak)

BAI BAI

Mintzeko lipidoak Glizerolari lotutako esterrak

Glizerolari lotutako esterrak

Eterra, adarkatuak


80

http://www.arizmendipro.eu [email protected]

@jarbulu

http://www.arizmendipro.eu/

mailto:[email protected]

Prokariotoen zitologia

Education

Transcript of Prokariotoen zitologia