Endosporas bacterianas •
Las endosporas bacterianas son formas de perdurabilidad de ciertos grupos de bacterias frente al calor, la desecación, la radiación y las influencias químicas. Contienen un genoma y toda la maquinaria metabólica esencial
La termorresistencia de las endosporas es una de sus principales características característi cas Ebullición: consiste en mantener un objeto o sustancia en un baño a 100ºC durante 30'. Aplicado así destruye la mayoría de las formas vegetativas bacterianas, hongos y virus lipídicos . En cambio no es efectivo para la destrucción de esporos y virus no envueltos. La repetición de este proceso durante tres días consecutivos, constituye la Tindalización. Su fundamento teórico está dado por la destrucción de las formas vegetetivas durante los períodos de ebullición, permitiendo que las esporas germinen durante el reposo volviéndosee susceptibles al próximo volviéndos calentamiento. NO ES ESTERILIZACIÓN ESTERILIZACIÓN
La termorresistencia de las endosporas es una de sus principales características característi cas Ebullición: consiste en mantener un objeto o sustancia en un baño a 100ºC durante 30'. Aplicado así destruye la mayoría de las formas vegetativas bacterianas, hongos y virus lipídicos . En cambio no es efectivo para la destrucción de esporos y virus no envueltos. La repetición de este proceso durante tres días consecutivos, constituye la Tindalización. Su fundamento teórico está dado por la destrucción de las formas vegetetivas durante los períodos de ebullición, permitiendo que las esporas germinen durante el reposo volviéndosee susceptibles al próximo volviéndos calentamiento. NO ES ESTERILIZACIÓN ESTERILIZACIÓN
¿Qué es una Endospora o Espora Bacteriana? Las endosporas son formas de resistencia que desarrollan ciertos bacilos y cocos Gram positivos. Entre los bacilos formadores de endosporas se encuentran las especies de:
Bacillus (aeróbicos) (aeróbicos) Sporolactobacillus (microaerófilos) (microaerófilos) (anaeróbicos) Clostridium (anaeróbicos) Desulfotomaculum (anaeróbico (anaeróbico reductor de sulfato) (anaeróbico halófilo) y Anaerobacter Sporohalobacter (anaeróbico (anaeróbico fijador de nitrógeno). Mientras que los cocos son de la especie Sporosarcina (aeróbicos).
Características microscópicas Observadas con microscopía óptica muestran una gran refringencia. Esto es debido al elevado índice de refracción, resultante de las proteínas deshidratadas y concentradas en el pequeño espacio de la espora.
Localización de la espora
Endosporas
La formación de esporas se desencadena cuando faltan nutrientes o se acumula un exceso de productos del metabolismo celular.
Resistencia al calor, radiación, desecación.
Producidas principalmente por los géneros
Bacillus y
Clostridium
Luego de la activación por stress, la disponibilidad de nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
La localización es usada para la identificación
Podemos decir que una espora bacteriana más o menos como una bacteria momificada.
La espora tiene una capa protectora dura que recubre las piezas clave de la bacteria(pensar este revestimiento como el sarcófago que protege a una momia), también tiene capas de membranas protectoras, algo así como las envolturas alrededor de una momia.
Dentro de estas membranas y el revestimiento duro, la bacteria latente es capaz de sobrevivir durante semanas, incluso años, por medio de la sequía, el calor e incluso la radiación.
Cuando las condiciones son más favorables otra vez-cuando hay más agua o más alimento disponible-la bacteria "cobra vida" de nuevo, la transformación de una espora de nuevo a una celda. Algunas esporas bacterianas, posiblemente, han revivido después de que yacían bajo tierra por más de 250 millones de años!
¿cómo las bacterias se convierten a sí mismos en las esporas?
En primer lugar, la bacteria detecta que su casa o hábitat se está convirtiendo malo: la comida empieza a escasear o el agua está desapareciendo, o la temperatura está subiendo a niveles incómodos.
Así que tiene una copia de su cromosoma, la cadena de ADN que contiene todos sus genes.
La membrana celular que rodea el fluido celular bacteriana comienza apretando hacia adentro alrededor de esta copia del cromosoma, hasta que haya una pequeña célula dentro de la célula bacteriana más grande
Esta pequeña célula se denomina "célula hija", y el más grande, original, lo que comienza como la "célula vegetal" en esta ilustración, que ahora se llama la "célula madre". A continuación, la membrana de la célula madre rodea y se traga la célula más pequeña, de modo que ahora dos capas de membrana rodean la célula hija.
Entre estas dos membranas una gruesa formas de pared hechas de material llamado peptidoglicano, el mismo material que se encuentra en las paredes celulares rígidas de las bacterias.
Por último, una capa externa resistente compuesta por un grupo de proteínas formas alrededor de todo esto, que cierra toda la célula hija, que ahora es una de las esporas. A medida que la célula madre se marchita la espora se encuentra latente, soportando todo, a la espera de que las c osas mejoren.
Se colorean en caliente con carlbolfucsina y no se decoloran cuando el frotis es lavado con etanol.
ESPORAS BACTERIANAS
Estructura de la espora
Cutícula (peptidoglicano)
Pared celular
Ácido dipiconílico Ca++ Pequeñas proteínas solubles en ácido (ssp)
Tal como se observa en el esquema, la esporulación comprende: Una división asimétrica (1), durante la cual el futuro protoplasto de la espora recibe el material nuclear correspondiente. A diferencia de una división común, el estrangulamiento del protoplasto de la célula materna no es seguido por el de la pared celular entre los dos protoplastos hijos (2). Luego el protoplasto de la futura espora es rodeado por la membrana citoplasmática de la otra célula resultante de la división, siendo finalmente englobada por la misma (ver esquema).
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Como resultado de este englobamiento, la futura espora esta rodeada por dos membranas citoplasmáticas que intervendrán en la fase final de la espora sintetizando la membrana del protoplasto hacia el exterior la pared celular. La membrana del protoplasto sintetiza hacia el interior el cortex de la espora, compuesto de un glucopéptido similar a la mureína pero con mayor cantidad de enlaces transversales. Esta otra célula forma en algunos casos el exosporio, que rodea a la espora como una envoltura suelta.
El material de las envolturas representa casi el 50% del peso seco de la espora madura. El proceso descrito es uno de los fenómenos de diferenciación más complejos de la célula bacteriana. Se localiza en el protoplasto de las esporas termorresistentes y se liberan por autolisis de las células maternas
Formación de Endospora
Etapa 2 Se forma un tabique (septo) cerca del polo celular a causa de la invaginación de la membrana citoplasmática. El DNA es segregado en dos compartimentos (la espora en desarrollo y la célula madre). Etapa 3 El citoplasma de la espora en formación queda delimitado por dos membranas debido al crecimiento de la membrana citoplasmática alrededor del protoplasto.
La membrana más interna se transformará en la membrana citoplasmática de la espora en germinación
Etapa 4
Comienza a formarse la corteza de la espora por el depósito de un peptidoglicano esporoespecífico entre la membrana externa e interna. La espora aparece como un cuerpo refractario, comienza a acumularse calcio, y a sintetizarse Acido Dipicolínico. Etapa 5
Aparece el exosporio. La membrana exterior se transforma en la capa cortical por la incorporación de proteínas ricas en cisteína. Esta etapa le confiere a la espora resistencia frente a los agentes antimicrobianos.
Etapa 6
Maduración de la espora. Su citoplasma se vuelve homogéneo y electrodenso. La capa cortical se completa.
Etapa 7
La endospora es liberada por la lisis de la célula.
RESUMEN
Una división asimétrica (1), durante la cual el futuro protoplasto de la espora recibe el material nuclear correspondiente. A diferencia de una división común, el estrangulamiento del protoplasto de la célula materna no es seguido por el de la pared celular entre los dos protoplastos hijos.
RESUMEN
(2). A posteriori el protoplasto de la futura espora es rodeado por la membrana citoplasmática de la otra célula resultante de la división, siendo finalmente englobada por la misma
Espora esta rodeada por dos membranas citoplasmáticas La membrana interna de la espora sintetiza hacia el exterior la pared celular . La membrana externa de la espora procedente de la otra célula sintetiza hacia el interior el cortex de la espora, compuesto de un glucopéptido similar a la mureína pero Tiene un bajo grado de puentes entre tetrapéptidos (sólo un 6%). Ello condiciona: Una estructura más laxa, floja y flexible que el peptidoglucano normal.
El exosporio rodea a la espora como una envoltura suelta.
Entre las transformaciones químicas y físicas que acompañan a los cambios morfológicos destaquemos
concentración del material proteico en la zona de formación de la espora. ESTO aumenta el índice de refracción de la zona Utilización del material de reserva para procesos de degradación y síntesis. Síntesis de ácido dipicolínico, especifico de las esporas, no se lo encuentra en las células vegetativas. Este ácido se combina en forma de quelato con iones Ca++. Se localiza en el protoplasto de las esporas termorresistentes. Se liberan por autolisis de las células maternas.
Células Vegetativas-Endoesporas Característica
Célula vegetativa
Endoespora
Contenido de Calcio
bajo
alto
Ac. dipiconílico
ausente
presente
Pequeñas proteínas solubles en ácido Contenido de agua
ausentes
presentes
80-90%
10-25%
pH citoplasma
7
5.5-6
Actividad enzimática
elevada
baja
Metabolismo
elevado
Bajo o ausente
Resistencia: calor, radiación, compuestos químicos Sensibilidad lisozima
baja
elevada
Sensible
Resistente
CURVA DE CRECIMIENTO MICROBIANO
Propiedades
No presentan actividad metabólica gran resistencia al efecto del calor gran resistencia al efecto de las radiaciones gran resistencia al efecto de los productos químicos
La resistencia a los efectos del calor se atribuye al bajo contenido de agua (aprox. 15%) y al contenido de ácido dipicolínico.
La resistencia al efecto de las radiaciones se atribuye a la presencia de puentes disulfuro, resultante de la presencia de cisteína en las proteínas de la cubierta externa.
La resistencia al efecto de los productos químicos debe atribuirse a la impermeabilidad que presenta en esos casos la cubierta de la espora.
Estado de latencia
El bajo contenido de agua retarda o altera las reacciones químicas que afectan al DNA. Este menor contenido de agua disminuye la tasa de depurinización y la fotoquímica del DNA frente al UV respecto a las de una célula vegetativa. La radiación UV no genera dímeros de timina en el DNA de una espora sino un producto denominado SP (spore photoproduct) que es un compuesto similar a una timinil-timina
Estado de latencia
El DNA de la espora se encuentra unido a unas proteínas denominadas alfa/beta-SASP (small acid-soluble proteins) que disminuyen el daño térmico del DNA evitando la depurinización y cambian la reactividad fotoquímica del DNA frente al UV formando los SP. Estas proteínas se hallan altamente conservadas en los géneros Bacillus y Clostridium , y son sintetizadas durante la esporulación y degradadas durante la germinación.
Estado de latencia
El DNA alterado durante la latencia es reparado en los primeros momentos de la germinación. Las esporas presentan una elevada concentración de ácido dipicolínico que extrae grandes cantidades de calcio iónico (Ca2+) del citoplasma por quelación. El ácido dipicolínico es una sustancia característica de la espora pero no se encuentra en la célula vegetativa.
Germinación de la espora Entre los fenómenos de la germinación destaquemos: Perdida de la resistencia térmica Aparición de la respiración Aparición de actividad enzimática Excreción de ácido dipicolínico, péptidos y aminoácidos Ruptura de las cubiertas y aparición del "tubo germinativo"(origen de la célula vegetativa)
Germinación de la espora A este punto La pared celular de la célula emergente esta incompleta La coloración de Gram por lo tanto no es la definitiva Hay permeabilidad a moléculas como el ADN (lo cual facilita fenómenos de transformación)
Germinación de las Endosporas La germinacion de una espora que lleva a la formación de una célula vegetativa consiste de tres fases secuenciales:
Activación: Es un proceso reversible que condiciona a la espora para germinar en un ambiente adecuado. Involucra la desnaturalización reversible de algunas proteínas. Germinación: Es una proceso irreversible en el que participan enzimas que contiene la espora. En este etapa hay actividad metabólica, y se pierden las características de la espora como refractariedad y resistencia a agentes físicos y químicos. Crecimiento: Hay una alta actividad biosintética con síntesis de proteínas, RNA mensajero y componentes estructurales como en una célula vegetativa. Se desarrolla la pared celular. Se forma la célula vegetativa .
Germinación de la endospora
Viabilidad
Cuando se las almacena en tierra seca se ha demostrado que permanecen viables al cabo de 50 años el 10% de numero original. Recientes hallazgos parecen indicar que en ciertas arqueobacterias (Bacillus sphaericus , Bacillus permians ) bajo determinadas condiciones (inclusión en ámbar o cristales salinos) la viabilidad de las esporas es tan prolongada, que cabe la posibilidad de plantearse que las mismas puedan sobrevivir indefinidamente.
