Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Carrera: Ing. Bioquímica Materia: Bioquímica y Fisiología Microbiana Profesora!: "elene #guilera #guirre #guirre #lumnos: $esica %epe &amos '()**+,-! Faustino de $ess /0me1 &u2alcaba '+)****3! Carlos 4duardo Camac5o /on16le1 '()**+))!
7raba8o de In2estigaci0n 94structura y funci0n celular de las arqueobacterias
Fec5a de 4ntrega: '; de Febrero del (*'3
Introducci0n
En los años 80, un microbiólogo americano, Carl Woese, dio a conocer sus estudios acerca de un tipo de microorganismos con célula procariota pero características distintivas con respecto a éstas e incluso más relacionadas con las células eucariotas. A este grupo desconocido asta el momento lo llamó Archaea !o Ar"ueobacterias# $ se cree "ue evolucionaron separadamente de las bacterias mu$ poco después del origen de la vida en la %ierra, ace unos &.800 millones de años. Al principio, su descubridor Woese, observó "ue estas criaturas sólo podían vivir en condiciones e'tremas de vida, en las "ue ning(n otro ser vivo podía acerlo. )in embargo, posteriormente se a comprobado "ue también pueden aparecer poblaciones de ar"ueobacterias en el o'igenado océano $ no solo en ábitats desprovistos de o'ígeno o saturados en sal, a*u+re, etc.
Clasificaci0n E'isten dos criterios para clasi+icar a las ar"ueas uno se re+iere al tipo de ambiente en el "ue vive o, dico de otra +orma, basándose en su +isiología. )eg(n este criterio las ar"ueas se clasi+ican en tres grupos $ un género "ue no corresponde a ning(n grupo. 1. &. 4.
/etanógenas- roductoras de metano. 2aló+ilas- 3iven en ambientes con concentraciones mu$ altas de cloruro sódico. %ermó+ilas e ipertermó+ilas- 3iven alrededor de +uentes geotermales. 5énero Thermoplasma- %ermó+ilo desprovisto de pared celular.
6asándonos en su genoma, concretamente en las características de su 7 ) A9r, las ar"ueas se dividen en tres grupos. Crenarcaea- 2ipertermó+ilos dependientes de a*u+re, acidó+ilos. 1. Eur$arcaea- /etanógenos, aló+ilos. &. :orarcaea- )ólo se conocen sus ácidos nucleicos, no se a aislado ning(n organismo.
4lementos estructurales Pared Celular
;a ma$or parte de arceas carecen del peptidoglicono en la pared celular, la pared celular impide la lisis celular $ le con+iere la +orma a la célula. ;as paredes de las Arcaea, son resistentes en condiciones naturales a la acción de liso*ima $ a las penicilinas
;as arcaeas "ue no tienen pared celular son las del genero Thermoplasma $ Ferroplasma.
"ue son agentes "ue destru$en este componente e iniben su síntesis todo esto es debido a la ausencia de peptidoglicano. ;as Arcaeas pertenecientes a la especie metanógenas contienen pseudopeptidoglicano, este polímero es di+erente del peptidoglicano. El pseudopeptidoglicano está +ormado por de 9 < acetilglucosamina $ 9 < acetil talosaminurónico !ácido 9 < murámico#, con enlaces glucosídicos = !<&# a di+erencia de los = !<4# "ue son los del peptidoglicano.
Figura '. Bla blah
Figura (. Archaeas metanógenas
;os procariotas metanogénicos son
En otras arcaeas la pared se compone de polisacaridos, glicoproteínas o proteínas.
abitantes normales del
>entro de esta especie cabe destacar "ue poseen paredes celulares
rumen de vacas $ rumiantes.
di+erentes, la más com(n es la capa super+icial paracristalina !capa )#, compuesta por glicoproteína dispuesta en simetría e'agonal, la pared se compone de proteínas de super+icie, "ue +orman una
capa ). ?na capa ) es una agrupación rígida de moléculas proteínicas "ue cubren el e'terior de la célula como una cota de malla. Esta capa o+rece una protección "uímica $ +ísica, $ puede servir de barrera, impidiendo "ue entren en contacto las macromoléculas con la membrana celular.
Figura +. Archaeas con capa S
En Ar"ueas la capa ) da +orma $ rigide* a mucas especies, e@erciendo papeles e"uivalentes al de una pared celular•
En ar"ueas aló+ilas !p. e@., Halobacterium# la capa ) de glucoproteína contiene glucopéptidos especiales, $ está estabili*ada por altas concentraciones de sodio,
•
presentes en su nico. En ar"ueas termoacidó+ilas !p. e@., Sulfolobus# e'isten glucoproteínas en matrices e'agonales, ricas en aminoácidos polares !)er, %r#, estando la capa ) estabili*ada por los ba@os p2 del medio.
Figura ). Imagen y características del genero Thermoplasma
;as Arcaeas aló+ilas e'tremas !p. e@., Halococcus# a di+erencia de la especie Methanosancina, poseen grupos sul+atos adicionales.
Figura ;. Halococcus morrhuae
Membrana celular
Figura 3. Estructura de la membrana plasmática del dominio Archaea
;as membranas celulares de Archaea son "uímicamente di+erentes al resto de las cosas vivas, $a "ue inclu$en derivados de una molécula de glicerol e isopreno en lugar de los ácidos grasos. ;as di+erencias "uímicas entre Archaea $ otros organismos, se presentan en la membrana celular, entre las cuales se resaltan las más importantes. uiralidad del glicerol- ;a unidad básica de la cual se constru$en las membranas celulares es el +os+olípido. El glicerol de los +os+olípidos de Arcaea son esteroisómeros del glicerol usado por 6acterias $ EuBar$as para construir sus membranas. >os moléculas "ue son esteroisómeros son imágenes espe@o una de otra. /ientras "ue las 6acterias $ EuBar$as tienen >
Figura <. Diferencia entre fosfolípido con Lglicerol y Dglicerol
1. Acoplamiento de éter- Cuando las cadenas laterales se agregan al glicerol, la ma$oría de los organismos las unen con un acoplamiento de éster. ;a cadena lateral agregada tiene dos átomos de o'ígeno unidos a un e'tremo. ?no de estos átomos de o'ígeno se utili*a para +ormar el acoplamiento con el glicerol, $ el otro sobresale al lado cuando se ace la vinculación. or el contrario, las cadenas laterales de Arcaea son limitadas usando un acoplamiento de éter, "ue carece de ese átomo de o'ígeno. Esto da origen a un +os+olípido "ue varía en sus propiedades "uímicas de los lípidos de la membrana de otros organismos. &. Cadenas de Dsopreno- ;as cadenas laterales en los +os+olípidos de 6acterias $ de EuBar$as son los ácidos grasos, cadenas de generalmente 7 a 8 átomos de carbono. Arcaea no utili*a los ácidos grasos para construir sus +os+olípidos membranales. En su lugar, tienen cadenas laterales de 10 átomos de carbono construidos de isopreno.
Figura -. Isoprenoides se unen al glicerol por unión tipo !ter
A di+erencia de la 6acteria $ EuBar$a, carecen de ácidos grasos $ en su lugar tienen cadenas laterales compuestas de unidades repetitivas de isopreno !+entanilo o bi+entanilo# unidas por enlaces éter al glicerol "ue constitu$en el gliceroldiéter, cuando se distribu$en a manera de bicapa $ el gliceroltetraéter, cuando es a manera de monocapa.
Figura ,. "rincipales lípidos de la membrana plasmática de Archaea
;as monocapas lipídicas son mu$ estables a temperaturas altas, por lo tanto, no es una sorpresa "ue se encuentre principalmente en las Arcaeas termoacidó+ilas#
A
A.< itano en 6icapas !6acteria $ EuBar$a# 6.< 6i+itano en /onocapas !Ar"ueobacterias# B
Figura '*. Diferencia de capas en Bacterias y Ar$ueobacterias
Flagelos
El +lagelo ar"ueano es super+icialmente similar al de la bacteria, ambos +lagelos consisten en +ilamentos "ue se e'tienden +uera de la célula $ rotan para impulsar al microorganismo este tiene una estructura (nica, distinta en composición $ ensamblado del +lagelo bacteria no se a observado ninguna omología genética con los +lagelos de bacteria. ;os +lagelos ar"ueanos son mu$ estables +rente a las di+erentes condiciones ambientales, resisten el tratamiento con proteasas, son más estables a elevadas temperaturas "ue sus e"uivalentes bacterianos Además, mientras "ue los +lagelos bacterianos están compuestos de una sola +lagelina, los +lagelos ar"ueanos presentan varios tipos de +lagelinas. )us +ilamentos son más delgados "ue el de las bacterias $ están +ormados por un cilindro maci*o elicoidal !de'trógiro# constituido por di+erentes +lagelinas, pueden llegar a medir de 0 a 1 nm. ;os +lagelos bacterianos crecen por la incorporación de subunidades de +lagelina en la punta, mientras "ue +lagelos de las ar"ueas crecen por la incorporación de subunidades +lagelina a la base.
Figura ''. %lagelo de las ar$ueobacterias
Como la pared de las ar"ueas carece de peptidoglicano, por encima de la membrana citoplasmática se encuentra la capa ). arece "ue el +lagelo estaría anclado en la membrana citoplasmática, en la capa ), $ para estabili*arlo también se uniría a una estructura citoplasmática denominada cabe*a polar. #&= y en1imas
El A9 $ en*imas de ar"ueobacterias son di+erentes al de las bacterias verdaderas. A di+erencia de las bacterias las ar"ueobacterias contienen intrones en los genes de A9t $ contiene ribosomas los cuales son sensibles a la to'ina di+teria, sin embargo no presenta tal sensibilidad acia cloroam+enicol, Banamacina $ estreptocimicina. En las ar"ueas, solo se encuentra un tipo de A9 polimerasa !A9#, la cual es responsable de la síntesis de todos los A9 este A9 ar"ueano es similar estructuralmente $ mecánicamente al encontrado en las bacterias $ a la eucariota A9 D $ 3 pero se encuentra especialmente relacionado con el A9 DD presente en las eucariotas.
Además las ar"ueobacterias presentan otra similitud con las bacterias, en las dos el cromosoma se encuentra de manera circular $ pueden presentar plásmidos "ue se pueden propagar a través del contacto +ísico entre células !reali*ando un proceso similar a la con@ugación bacteriana#. ;a presencia de asta un FG de proteínas e'clusivas codi+icadas por el genoma de las ar"ueo bacterias las di+erencias de otros organismos. ;os genes con los "ue comparte cierta similitud entre las bacterias $ eucariotas son a"uellas relacionadas con la transcripción, traducción $ el metabolismo de nucleótidos 2asta el momento la ma$oría de los genes de los cuales se tiene conocimientos sobre su +unción se encuentran relacionados con la metanogénesis, mientras "ue los otros no se an logrado identi+icar sus +unciones. Al ablar sobre la transcripción $ traducción presenta más similitudes con las eucariotas !en las subunidades $ secuencias de la A9 DD $ los ribosomas# sin embargo mucos otros +actores de transcripción de las ar"ueo bacterias son similares a las bacterias.
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