Morfología, síntesis y estructura de la pared celular en las bacterias
Introducción
Las células de menor tamaño son visibles solo con un microscopio La mayor parte de las bacterias miden 1um de diámetro Cada célula contiene las bases genéticas del ADN y ARN
Diferencias entre los eucariotas y los procariotas
Las células de los animales, plantas y hongos son eucariotas Las bacterias y las cianobacterias son procariotas Las procariotas carecen de ncleo y poseen un ribosoma !"s La mayor#a de las bacterias poseen una capa de peptidoglucano
Diferencias entre los procariotas
Las bacterias pueden di$erenciarse entre s# por su mor$olog#a %ero es di$#cil di$erenciarlos en $unci&n a su tamaño Las bacterias presentan distintas $ormas Forma esférica '1 coco( ') diplococos( '*+)" estreptococos( ') planos micrococos( ' planos sarcinas( ' varios esta$ilococos( Forma bastoncillo '1 bacilos( ') diplomacillas( 'cadenas estreptobacilos( 'empali.ada y bacilos curvados( Forma helicoidal '1 espiral+espirilo r#gida+espiro/ueta+ $le0ible( •
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Comparación celular de bacterias gram positiva y gram negativa
na grampo gramposit sitiva iva posee posee una gruesa gruesa capa capa de peptid peptidog ogluc lucano ano con con ácido ácido teicoico y lipoteicoico na na gram gramne nega gatitivva pose posee e una una capa capa delg delgad ada a de pept peptid idog oglu luca cano no con con lipopolisacaridos, $os$ol#pidos y prote#nas 2l espacio periplasmatico se ubica entre la membrana citoplasmática y la memb membra rana na e0ter 0tern na, el cua cual con contie tiene las las prote rote#n #nas as de tran transp spo orte rte y
degradaci&n3 Además está unida al peptidoglucano por enlaces de lipoprote#nas Tinción de gram
2s una prueba til y de $ácil reali.aci&n /ue permite di$erenciar las dos principales clases de bacterias 4e colocan sobre un portaob5etos bacterias $i5adas por calor o secadas de algn otro modo y se tiñen con cristal violeta3 A continuaci&n, se añade una soluci&n yodada y luego se reali.a un lavado con un agente decolorante 'acetona( y agua para eliminar el colorante no $i5ado %osteriormente se cubre con un colorante de contraste, sa$ranina , para teñir de ro5o las células /ue no han retenido el cristal violeta3
esultados en bacterias !ram positivas y !ram negativas
2n bacterias gram positivas se tiñen de color p"rpura, el colorante /ueda atrapado en la capa de peptidoglucano 'una estructura entrecru.ada y gruesa /ue tiene $orma de malla y rodea a la célula(3 2n cambio, las bacterias gram negativas presentan una delgada capa de peptidoglucano incapa. de retener el colorante cristal violeta, por lo /ue las células se tiñen con el colorante de contraste y ad/uieren un color ro#o
Célula $gram positiva%
célula $gram negativa%
&rincipales característica de las eucariotas y procariotas características !rupos Tama'o n"cleo Mitocondrias, (p) !olgi y retículo endoplasma
eucariotas
procariotas
Algas, hongos, proto.oos, animales y plantas 7mm 8embrana nuclear
6acterias "37+mm 4in membrana nuclear
si
no
tico &ared celular
4olo hongos
Comple5o $ormado por l#pidos y prote#nas 8embrana citoplasmática
9#a mitocondrial espiración *acterias +ue no se diferencia mediante la tinción de gram
las mico bacterias '/ue poseen una envoltura e0terna cerosa y se distinguen mediante la tinci&n de ácido resistencia( los mico plasmas 'los cuales carecen de peptidoglucano(
ltra estructuras de las bacterias -structuras citoplasm.ticas
2l citoplasma de las bacterias contiene ADN cromos&mico, ARN, ribosomas, prote#nas y metabolitos 2l cromosoma bacteriano procariota se compone de una nica molécula circular doble contenida en un nucleoide3 Las células también pueden poseer plásmidos, /ue son unas moléculas e0tra cromos&micas circulares más cortas /ue el ADN3 'se ubican en las gram '+(( 2l ribosoma bacteriano consta de ) subunidades de "s y 7"s /ue $orman un ribosoma de !"s y es distinto al de :"s de las eucariotas3 La membrana citoplasmática posee una estructura lip#dica pero no contiene es$eroides 'e5em3 Colesterol( La 83C3 tiene $unciones como trasporte y producci&n de energ#a La 83C, invaginada $orma el mesosoma
Morfología de las bacterias seg"n la tinción de !ram
2n las bacterias grampositivas, el cristal violeta de la tinci&n de ;ram es $i5ado por la soluci&n yodada y atrapado en la gruesa capa de peptidoglucano3
2l decolorante se disemina por la membrana e0terna gramnegativa y elimina el cristal violeta de la capa delgada del peptidoglucano3 Las bacterias gramnegativas se visuali.an mediante el colorante de contraste ro5o3
*acterias !rampositivas y !ramnegativas
La bacterias cuyos nombres se encuentran en paréntesis no se encuentran en todas las bacterias Durante el proceso de divisi&n celular, la membrana y el peptidoglucano crecen para $ormar un tabi/ue divisorio /ue separa a las células hi5as3
Membrana citoplasm.tica
La membrana citoplásmlca contiene la ma/uinaria necesaria para la producci&n de tri$os$ato de adenosina 'A<%( 'sistema de transporte de electrones, citocromos, 2l adenosina tri$os$atasa =>l+ A<%asaD y, asimismo, cuenta con un potencial de membrana3( 2ste potencial de membrana es el /ue proporciona la energ#a electro/u#mica para las prote#nas de transporte y el ?motor@ de los $lagelos3
(D&,
di$os$ato adenosina
de
F(D,
$lavina dinucle&tido /(D, nicotina dinucle&tido /(D0, $orma de la nicotina dinucle&tido &i, $os$ato3
adenina adenina reducida adenina
-structura de la membrana bacteriana estructura Membrana plasm.tica &ared celular gram $1%
Constituyentes /u#micos >os$ol#pidos, prote#nas y en.imas Cadenas tipo glucano de N+acetil glucosamina y N+acetilmuramico cido teicoico glicerol $os$atos lipoteicoico ácido cido teicoico unido a l#pidos Capa más delgada de peptidoglucano 2n.imas /ue participan en mecanismos de transporte, degradaci&n y s#ntesis >os$ol#pidos con ácidos grasos saturados3 %orinas, lipoprote#nas y prote#nas de transporte L#pido A, polisacárido central 'core( y ant#geno " polisacáridos Capsulas %ilis pilinas adhesinas prote#nas motoras >lagelos '$lagelina(
&ared celular gram$2% -spacio peri plasm.tico Membrana e3terna &roteínas 4ipoproteínas 5tras estructuras
*acterias !rampositivas
%osee una pared celular gruesa con varias capas3 2l peptidoglucano es un e0oes/ueleto 'malla( 2l peptidoglucano es un elemento clave para la estructura, replicaci&n y estructura de las células3 2l peptidoglucano puede degradarse mediante el tratamiento de liso.ima3
La liso.ima es una en.ima presente en la mucosidad y las lágrimas /ue producen bacterias3 La eliminaci&n de la pared celular produce un protoplasto3 La gram 'B( también poseen ácidos teicoicos y lipoteicoicos Los ácidos teicoicos son unos pol#meros hidrosolubles de $os$atos de poliol y son $undamentales para la viabilidad celular3 Los ácidos lipoteicoicos poseen ácidos grasos y están unidos a la membrana citoplasmática
*acterias gramnegativos
Las paredes celulares gramnegativos son más comple5as La pared celular contiene ) capas en el e0terior de la membrana citoplasmática y situado encima la capa de peptidoglucano /ue representa el 7 al 1" de su peso de la pared celular La pared celular gramnegativa no contiene ácidos teicoicos y lipoteicoicos 2n la parte e0terna del peptidoglucano se encuentra la membrana e0terna3 2l lips también es conocido como endoto0ina y constituye un potente estimulador3 2l lipopolisacaridos provoca la aparici&n de $iebre incluso shoc tras la liberaci&n de grandes cantidades de endoto0inas3 n grupo de prote#nas 'porinas( $orman poros /ue permite la di$usi&n a través de la membrana de moléculas hidr&$ilas
3-structura general del peptidoglucano de la pared celular A3 2l peptidoglucano $orma una especie de malla alrededor de la célula3 63 La malla de peptidoglucano está $ormada por un pol#mero de polisacárido cru.ado por puentes pept#dicos3 C3 Los péptidos están entrecru.ados a través de un puente pept#dico e0istente entre la D+ alanina 'D+ala( terminal de una cadena y una lisina 'lys( 'o otro aminoácido( de otra cadena3 2n Staphylococcus aureus, un puente de pentaglicina 'gly7( se encarga de ampliar el entrecru.amiento 'véase $igura(3
D3 Representaci&n de la estructura del peptidoglucano de Escheríchia coli 3 2l ácido diaminopimélico 'el aminoácido tipo diamino /ue se encuentra en la tercera posici&n del péptido( está unido directamente a la alanina terminal de otra cadena 'de este modo se consigue el entrecru.amiento del peptidoglucano(3 La lipoprote#na ancla la membrana e0terna al peptidoglucano3 !ram negativas
Las paredes celulares gramnegativas son más comple5as na pared celular gramnegativa contiene dos capas situadas en el e0terior de la membrana citoplásmica3 Enmediatamente por $uera de la membrana citoplásmica se encuentra una delgada capa de peptidoglucano /ue representa tan s&lo un 7 a 1" del peso de la pared celular y la membrana e0terna La .ona comprendida entre la super$icie e0terna de la membrana citoplásmica y la super$icie interna de la membrana e0terna se conoce como espacio periplásmico3 2n el espacio periplásmico3 Además, este espacio contiene también componentes de los sistemas de transporte de a.cares, La .ona e0terna está $ormada $undamentalmente por una molécula an$ipática denominada lipopolisacárido 'L%4(3 2l L%4 también es conocido como endoto0ina y constituye un potente estimulador de las respuestas inmunitarias3
-structuras e3ternas
Algunas bacterias 'grampositivas o gramnegativas( se encuentran rodeadas por unas capas la0as de prote#nas o polisacáridos denominadas cápsulas3 Las cápsulas y la capa de limo se conocen también como glucocáli03 La cápsula puede actuar también como barrera $rente a moléculas hidr&$obas t&0icas Los $lagelos son unos propulsores en $orma de cuerda /ue están $ormados por unas subunidades proteicas enrolladas helicoidalmente '$lagelina( asimismo, se unen a las membranas de las bacterias mediante unas estructuras 'gancho y cuerpo basal( Las especies bacterianas pueden tener uno o varios $lagelos en su super$icie, Las $imbrias 'pili( son unas estructuras pili$ormes /ue se locali.an en la parte e0terna de las bacterias y están $ormadas por unas subunidades proteicas 'pilina(3
Las $imbrias se di$erencian mor$ol&gicamente de los $lagelos por su menor diámetro '+: nm $rente a 17+)" nm( y carecer de una estructura helicoidal3
-3cepciones *acterianas
Las micobacterias poseen una capa de peptidoglucano 'con una estructura ligeramente distinta(, 2stas bacterias se de$inen como acidorresistentes) La capa Fip#dica es anti$agoc#tica y responsable de la virulencia de estas bacterias3
-structura y biosíntesis de los componentes de la pared celular bacteriana
Los componentes de la pared celular son estructuras grandes /ue están $ormadas por pol#meros de subunidades3 2ste tipo de estructura $acilita su s#ntesis3 La s#ntesis dee peptidoglucano, lipopolisacárido, ácidos teicoicos y la cápsula tiene lugar en el e0terior de la bacteria
$&eptidoglucano, mucopeptido, mureina%
2l peptidoglucano es una malla r#gida $ormada por cadenas Lineales de polisacáridos /ue están unidas a través de péptidos3 A su ve., el polisacárido se compone de disacáridos repetidos de N+acetilglucosamina y ácido G9+ acetilmurámico Al ácido N+acetilmurámico se encuentra unido un tetrapéptido3 Los dos primeros aminoácidos unidos al ácido N+acetilmurámico pueden variar en distintos microorganismos3
(cidos teicoicos
Los ácidos teicoicos y lipoteicoicos son pol#meros de ribosa o glicerol modi$icados /u#micamente y unidos por grupos $os$ato 2l ácido lipoteicoico posee un ácido graso /ue está unido a la membrana3 2l ácido teicoico se sinteti.a a partir de subunidades de manera seme5ante al peptidoglucano3
4ipopolisacaridos
2stá $ormado por tres secciones estructuralesH l#pido A, regi&n central delpolisacárido 'regi&n central rugosa( y ant#geno "
2l l#pido A constituye un componente básico del lipopolisacarido /ue es esencial para la viabilidad de la bacteria3