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BIOLOGÍA CELULAR DE PROCARIOTES
QFB ANTONIO SÁNCHEZ SÁNCHEZACADEMIA DE MICROBIOLOGÍA GENERAL
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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
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CÉLULA COMPLETA
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QFB ANTONIO SÁNCHEZ S.MICROBIOLOGÍA GENERAL
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Conjunto de estructuras superficiales bacterianas, exteriores respecto de la P.C.
Compuestas de polisacáridos o glicopéptidos.
Cápsula Capa mucosa Vaina Zooglea
GLICOCÁLIX
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Estructura superficial consistente en acumulación de material mucoso o viscoso, situado externamente respecto de la pared celular (capa S o vaina).
CÁPSULA
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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
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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)
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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
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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
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Microscopía óptica: - Tinta China (Duguid) - Rojo Congo
Microscopía electrónica (MET y MEB)
Difracción de rayos X del polisacárido capsular.
MÉTODOS DE OBSERVACION Y ESTUDIO
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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
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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
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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
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Heteropolisacáridos aniónicos
Unidades repetitivas de : - azúcares (osas) - aminoazúcares - ácidos urónicos
Cápsulas polisacarídicas
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Homopolisacáridos neutroslevanos (polímeros de unidades de fructosa unidas por ß(2- 6)dextranoscelulosaalginatos
Cápsulas polisacarídicas
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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
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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
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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
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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
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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.
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4. Protección contra agentes antibacterianos:
metales pesados bacteriófagos células fagocíticas (p. ej., la cápsula
del neumococo) detergentes anticuerpos
FUNCIONES
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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
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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
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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
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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
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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
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Son de naturaleza polisacarídica Se encuentran en su interior gran cantidad de
bacterias que participan activamente en lodos activados
ZOOGLEAS
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Capa S
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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”
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CAPA “S” EN GRAM (+)
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CAPA “S” EN GRAM (-)
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CAPA “S” EN ARQUEAS
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CAPA “S”
DISPOSICIÓN UNIDADES MORFOLÓGICAS
Simetría binaria:filas oblicuas paralelas
Dímeros
Simetría cuadrangularTetrámeros
Simetría hexagonal Hexámeros
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hexagonalcuadrada oblicua
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La unión entre los monómeros se realiza por enlaces no covalentes
- Hidrofóbicos - Iónicos (directos), o por mediación de cationes - Puentes de hidrógeno
CAPA “S”
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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
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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