Célula procariota

Célula procariota
PROCARIOTAS
Bibliografía
Brock, Madigan, Martinko, Parker. 2004. Biología
de los microorganismos, 10 ed, Prentice Hall
Prescott, Harley, Klein 2004. Microbiología,
McGraw-Hill Interamericana.
Página de la Universidad de Wisconsin:
www.bact.wisc.edu
Procariota
vs.
• Células procariotas
– Sin núcleo
– Sin organelos
– Pared celular de
peptidoglicano
– Fisión binaria
– 1 cromosoma circular
Eucariota
• Células eucariotas
– Núcleo
– Organelos
– Si tiene pared celular,
de celulosa o quitina
– Mitosis
– Cromosomas lineales
Pared celular
• Bacteria:
– Gram positivo
– Gram negativo
– Sin pared
• Archaea:
– Diversas estructuras
– Sin pared
Gram +
Bacteria
Gram-
1
Gram -
Pared Celular Gram Positiva
Gram +
Membrana Externa de Gram Negativos
Porinas - proteinas que permiten el pasaje de moléculas
pequeñas a través de la membrana
-- específicas e inespecíficas
Lipopolisacárido (LPS)
•
•
•
O-antigeno
– número de repeticiones variables
– específico de cepa
A menudo tóxico para animales endotoxina
Crea superficies densamente hidrofílicas
Funciones de la pared
• Rigidez (mantener la forma, evitar la lisis).
• Comunicación con el medio exterior.
• Puede estar involucrada en patogenicidad
(LPS)
• Barrera para algunas moléculas.
• Espacio periplásmico (enzimas de
transporte, hidrolíticas, etc.)
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Formación de Protoplastos
Peptidoglicano
• Polímeros lineales de N-acetil glucosamina (NAG)
y ácido N-acetil murámico (NAM)
– Ruptura por lisozima
• Entrecruzamientos peptídico
– unión a ácido N-acetil murámico
– contiene D- and L- amino ácidos.
– Inhibición por antibióticos β-lactámicos
(penicilina).
• Peptidoglicano suficientemente poroso para el
pasaje de nutrientes.
Baja
Concentración
de solutos
Alta
concentración
de solutos
Funciones del Periplasma
(E. coli)
Pared celular de Archaea
• No contiene peptidoglicano
• Puede ser de
Proteínas de periplasma de E.coli.
Proteínas de unión
para amino acidos (e.g. histadina, arginina)
Enzimas de biosíntesis
Ensamblado de mureína
Enzimas de degradaciónde polímeros
proteasas
Enzimas detoxificantes
Beta-lactamasas (e.g. penicillinasa)
La membrana celular
Estructura:
– pseudopeptidoglicano (pseudomureina)
– pseudomureina cubierta de proteina,
– monocapa superficial de proteina o glicoproteina, sin
pseudomureina
Existen Archaea sin pared
Los lípidos en Bacteria y Archaea
tienen diferentes enlaces químicos
Ester - Bacteria
Eter - Archea
• Bicapa fosfolipídica con proteínas embebidas;
puede contener también hopanoides de
estructura similar al colesterol.
• En Archaea, éteres de alcohol isoprenoide,
algunas forman monocapas.
Isopreno
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Estructura de la Membrana
Citoplasmática
Membrana citoplasmática de E. coli
Funciones de Membrana
Citoplasmática
Citoplasma
• Barrera de Permeabilidad
– sólo moléculas pequeñas, sin carga, hidrofóbicas,
pueden atravesar la membrana por difusión.
• Ancla de Proteínas
– transporte, generación de energía, quimiotaxis
• Generación de fuerza proton motriz
En fotótrofas: Estructuras intracitoplasmáticas, soportan
el aparato fotosintético
(Vesículas, túbulos, tipo tilacoides)
• Síntesis de pared, y estructuras extracelulares.
• Proteínas (enzimas, complejos
enzimáticos, estructurales)
• Ribosomas (70S: 55 proteínas, rRNA 5S, 16S,
23S)- polisomas
• mRNA, tRNA
• Otras macromoléculas, solutos
• Sin estructura visible al microscopio
• No tienen citoesqueleto.
Estructura celular procariota - DNA
• No tiene núcleo. El DNA está en el citoplasma:
“nucleoide” : zona que ocupa el DNA.
• Es haploide. Genoma: una única molécula de DNA de doble
cadena, circular.
•
El genoma contiene 1 - 6 x 106 pares de bases (bp) en
procariotas de vida libre; 1000-5000 genes
• No contiene histonas.
• No tienen
membrana
nuclear
• Puede contener otros elementos genéticos no genómicos:
plásmidos y genomas fágicos.
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DNA Cromosomal
–DNA circular
cerrado
–Superenrrollado.
Plásmidos
• Moléculas pequeñas de DNA
cromosómico extracelular
• 5 a 100 genes
• Codifica para funciones metabólicas
auxiliares:
– resistancia a antibióticos
–No hay porcesamiento del
ARNm
• penicilasa
– Producción de toxinas
–La transcripción está
ligada a la traducción.
Estructuras características
• Estructuras con funciones específicas.
• No todos los microorganismos las tienen.
• Son características de género y especie
(taxonomía)
• Ejemplos:
– fimbrias, flagelo, pili, endoespora, cápsula,
inclusiones citoplasmáticas
Fimbrias - Pili
• Fimbria - filamento proteico
corto, involucrado en
funciones de adhesión a
superficies.
• Pelo sexual - unión a célula
receptora durante la
conjugación.
Flagelos
Endosporas
Mas de 40 genes involucrados
La energía la proporciona la fuerza protomotriz
• Se forman bajo condiciones de estrés. Confieren
resistencia al calor, radiación, desecación.
• Producidas principalmente por los géneros Bacillus y
Clostridium (Gram+).
• Permite la supervivencia en ambientes desfavorables
(permanecen viables por meses, años).
• DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas.
• Luego de la activación, la disponibilidad de nutrientes
dispara la germinación y el crecimiento
• La localización de la espora en la célula puede ser usada
para la identificación
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Formación de esporas
Inclusiones
citoplasmáticas
• Algunas bacterias tienen estructuras internas
• gránulos de almacenamiento polifosfato,azufre, polihidroxibutirato (PHBs)
A- el ADN se duplica y enrolla alrededor del eje central (filamento
axial)
B- Uno de los cromosamas se rodea de membrana plasmática.
C- el protoplasto es rodeado por la célula madre
D- se sintetizan las cubiertas de la espora.
E- se elimina agua, se forma estructura resistente al calor.
F- se libera la espora por lisis de la célula madre.
En B. subtilis 6-7 horas, 50 genes.
– vesículas de gas – flotación
– Carboxisomas, clorosomas.
• Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)
Cubiertas extracelulares
• Glicocalix: Material externo a la pared celular
vesículas de gas
flotación
– Cápsulas - Material en la superficie celular
– Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente
– Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+, G- y
Archaea. Pueden constituir la pared
• Funciones
–
–
–
–
Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)
Protección contra desecación
Protección contra virus, toxinas
Adhesión a superficies (células, objetos inanimados)
formación de biofilms.
Diferencia entre la estructura celular de
Bacteria, Archaea y Eucarya
Glicocalix
Tinción negativa
Microscoía
electrónica
Propiedad
Membrana
nuclear
Organelos
Tamaño
ribosoma
Peptidoglicano
en la pared
Esteroles en
membrana
Lípidos de
membrana
Bacteria
NO
Eucarya
SI
Archaea
NO
NO
70S
SI
80S
NO
70S
SI
NO
NO
NO
SI
(hopanoides)
Ester unidos a Ester unido a
glicerol
glicerol
SI
Eter,
ramificados
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