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ESTRUCTURA BACTERIANA II
Microbiología General
Lic. en Bioquímica
Microbiología
Lic. en Biotecnología
Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN LUIS
San Luis-Argentina
2015
Estructuras de superficie e inclusiones
celulares (opcionales o facultativas)
FLAGELOS de bacterias
Forma helicoidal
La estructura del
flagelo incluye:
1. Filamento:
se compone de la
proteína flagelina
2. Gancho: más ancho,
consta de un tipo
único de proteina y
une el filamento a la
parte motora
3. Corpúsculo basal:
anclado en la MP y PC.
Consta de un eje central
que atraviesa una serie de
anillos.
Corpúsculo basal:
Anillos en bacterias Gram
negativas:
L: en el LPS
P: en el PG
MS: en la MP
C: anclado en el citoplasma
Anillos en bacterias Gram
positivas:
MS: en la MP
C: en el citoplasma
Proteínas MOT: ancladas en el
citoplasma, son el motor que
determina el giro del filamento
para propulsar a la célula.
Proteinas Fli: conmutador del
motor flagelar, invierten la
rotación del flagelo en
respuesta a señales
intercelulares. Energía: FPM
Anillo C
Anillo C
Síntesis de flagelos
1- se sintetiza el MS y C y se inserta en la MP
2- otros anillos
3- gancho
4- Proteina Cap: ayuda a la organización de la flagelina
La flagelina se sintetiza en el citoplasma y pasa por un canal del
interior del flagelo hacia el otro extremo.
UBICACIÓN DE LOS FLAGELOS
Flagelos
polares (a) y
(b)
los flagelos se ubican
a un lado o ambos
lados de la célula
Flagelos
peritricos
(d) y
lofotricos (e)
los flagelos se
insertan en distintas
ubicaciones en la
superficie celular
Flagelos lofotricos
Pseudomonas
Flagelos peritricos
Proteus
Movilidad por flagelos
http://web.biosci.utexas.edu/psaxena/Micro
biologyAnimations/Animations/BacterialMot
ility/PLAY_motility.html
TINCION DE FLAGELOS
COLORACIÓN ARGÉNTICA
Clostridium chauvoei
Otras formas de movilidad:
-por DESLIZAMIENTO
•Células filamentosas o bacilares (cianobacterias, Bacterias Gram negativas y
mixobacterias)
•Los procariotas reptan en forma lineal y lenta (10 μm/seg)
•Requiere el contacto entre la célula y una superficie sólida
•En medio de cultivo sólido: desplazamiento desde el centro de la colonia
•Secretan por poros un polisacárido mucoso que contacta sobre la superficie sólida
(la bacteria se adhiere y se desplaza por tracción)
•DESLIZAMIENTO por extensión y retracción de los pelos tipo
IV
•DESLIZAMIENTO por movimiento de proteínas de superficie
ancladas en la MC y en la ME que impulsan a la célula con
energía de la FMP.
En el PG hay enganches que conectan proteínas del citoplasma con
proteínas de la ME y las impulsan a lo largo de una superficie solida
Filamentos axiales
Flagelos internos, ubicados
entre la pared celular y la vaina
externa de espiroquetas.
Función: movilidad
Movilidad por
deslizamiento
Polisacárido mucoso
(OS)
Sistema de respuestas sensoriales
Quimiotaxis y Fototaxis
Las bacterias móviles pueden responder a GRADIENTES QUÍMICOS o
FÍSICOS DEL AMBIENTE en forma + ó - dirigiendo el MOVIMIENTO de
la célula HACIA LA MOLÉCULA SEÑAL O EN SENTIDO CONTRARIO:
Tactismo: movimiento dirigido
Quimiotaxis: respuesta a agentes químicos
Fototaxis : respuesta a la luz
Principalmente, ocurre en bacterias flageladas
E. coli nada hacia la más alta concentración del quimioatrayente o fuera
de la más alta concentración del quimiorepelente.
Proceso de quimiotaxis de una bacteria peritrica
En ausencia de un
gradiente: movimiento al
azar, realizan carreras y se
desplazan hacia delante
suavemente con volteretas o
tumbos (se para), cambia la
dirección (girando) al azar.
Movimiento sin sentido.
En presencia de una sustancia atrayente:
capta concentraciones más altas de la
sustancia atrayente; las carreras son más
frecuentes y las volteretas más escasas
Las sustancias atrayentes y repelentes son
detectadas por quimioreceptores de membrana
que ponen en marcha el proceso de
transducción sensorial hasta el flagelo.
FOTOTAXIS:
Bacterias fotótrofas que
van hacia la luz para el
proceso de fotosíntesis
Fotorreceptor: detecta el
gradiente de luz y lo
transmite al flagelo
OTROS TACTISMOS:
Aerotaxis: oxígeno
Osmotaxis: fuerza iónica
Hidrotaxis: agua
Incidencia de luz a través de una
preparación
microscópica
sobre
un
portaobjetos con
bacterias fotótrofas
móviles. Se acumulan donde sus pigmentos
fotosintéticos captan mayor cantidad de
luz.
FIMBRIAS
Son estructuras
filamentosas y
proteicas
Funciones:
-Fijación ó adherencia a
tejidos animales y
humanos
-Formación de biofilms
Ej.: Salmonella
 PILI o PELOS
• Son estructuras filamentosas y proteicas
 más largos que las fimbrias.
 en gral. no confieren movilidad, pero si lo hacen por ej.
los pili tipo IV de Moraxella y Pseudomonas:
-movilidad a tirones sobre superficies sólidas
 pocos sobre la superficie celular.
 colaboran en la adhesión al epitelio del hospedador (e.g. córnea) y
a superficies
 son receptores para algunos bacteriófagos.
 facilitan la tranferencia génetica
Conjugación
Pelo cubierto con virus
Flagelos y fimbrias
Pili o pelos
GLICOCALIX o CAPA MUCOSA
Es un material viscoso, polisacarídico, que se extiende alrededor
de la célula, que no aporta resistencia estructural, se deforma
fácilmente y suele desprenderse
CÁPSULA: matriz rígida
formada por polisacáridos,
fuertemente unida a la PC.
Excluye a los colorantes.
GLICOCALIX o SLIME
Formación
de
BIOFILMS
Adherencia a tejidos específicos del hospedador
FUNCIONES DE LA CÁPSULA
•Mayor resistencia de
la bacteria a la
fagocitosis por las
células del sistema
inmune del
hospedador.
•Resistencia a la
desecación
Tinción de cápsulas y glicocálix:
TÉCNICA DE BURRI
Tinción negativa usando tinta china que permite determinar la
presencia de cápsulas polisacarídicas, Se ven claras o refringentes ya
que excluyen el colorante.
Acinetobacter
Cianobacteria Nostoc
GRÁNULOS o INCLUSIONES
CELULARES: reservas de energía y
depósitos de precursores (insoluble)
Las bacterias los pueden utilizar cuando hay
depleción de nutrientes.
Ej.: glucógeno, ácido poli-beta-hidroxibutírico,
gránulos de azufre y polifosfato
Acido poli-beta-hidroxibutirico PHB
(poli- beta-hidroxialkanoatos)
•polimeros que actúan como reserva de C y E.
•se sintetizan cuando hay un exceso de C
•se hidrolizan para biosíntesis de elementos
Gránulos de polifosfatos
Azufre
(Pi) que son degradados y
utilizados para la síntesis de ác.
nucleícos y fosfolípidos
Compuestos como sulfuro
y tiosulfatos se oxidan y
acumulan como S0 en el
periplasma
H2S
S0
SO4
MAGNETOSOMAS
- partículas cristalinas
intracelulares de Fe3O4
(magnetita)
•dipolo magnético
•magnetotaxis: proceso en el
que las bacterias se orientan o
desplazan siguiendo un campo
magnético
VESÍCULAS DE GAS
- para flotación
-estructura hueca, fusiforme,
rígida y llena de gas
-membrana proteica impermeable
al agua y solutos y permeable al
gas
-Proteinas: GvpA (hidrofóbica y
rígida) y GvpC, forman una
estructura reticular
ENDOSPORA BACTERIANA
 Es
una estructura altamente diferenciada producida por
ciertas bacterias Gram positivas (Bacillus y Clostridium)
Resistentes al calor, desecación, radiación, ácidos y
desinfectantes químicos
Impermeables a los colorantes. Refringentes.
Esporangio = célula madre + espora.
• Endospores can remain dormant indefinitely
but germinate quickly when the appropriate
trigger is applied.
esporas terminales
esporas subterminales
esporas centrales
Estructura de la espora
-Exosporio: fina cubierta proteica
-Cutícula, capa o cubierta de la
espora: con proteínas especificas
ricas en puentes disulfuro =
impermeabilidad
-Cortex: capa de PG con uniones
laxas
(Estas capas están ausentes en la
célula vegetativa)
Núcleo (core) de la espora:
-Pared
-Membrana citoplásmatica
-Citoplasma
-Nucleoide
-Ribosomas
-Orgánulos
PG: peptidoglicano
ENDOSPORA BACTERIANA
Contiene:
-SASPs : pequeñas proteínas ácido solubles, que estabilizan y protegen
el ADN.
-Ca2+ en altas concentraciones
-ácido dipicolínico (DPA)
Ca2+ y DPA forman un quelato, llamado dipicolinato cálcico (DPC),
exclusivo de las esporas bacterianas.
DPC:
-reduce la disponibilidad de agua dentro de la espora (deshidratación)--se intercala en el ADN, estabilizándolo frente al calor
(termorresistencia).
DPC: Dipicolinato cálcico


Según su diámetro :
 Deformantes
 No deformantes
Según su localización dentro del esporangio:
 Terminales
 Subterminales
 Centrales
Típicos esporangios deformantes de Clostridium:
 En palillo de tambor o cerilla
a) central no deformante; b)subterminal no defor
mante; c) terminal no deformante; d) terminal
deformante (plectridio, palillo de tambor).
ETAPAS DE LA ESPORULACIÓN





Cuando la bacteria detecta bajos
niveles de nutrientes (C, N, P) 
desencadena el proceso de esporulación
La espora se forma dentro de la célula
vegetativa
 Esporangio = célula madre +
endospora
Al final de la esporulación, la célula
madre se autolisa, y la espora queda
libre
La endospora soporta larguísimos
períodos en ausencia de nutrientes.
Resiste estrés ambientales.
En condiciones adecuadas, la espora
germinará y se transformará en una
célula vegetativa
Proceso de esporulación:
más 200 genes específicos de la esporulación: spo sps
0: Condensación de ADN
1: División celular
asimétrica
2: El septo se invagina
3: Formación de la preespora, sintesis de
exosporio, formación del
cortex y dehidratación
4: Incorporación de calcio,
deshidratación adicional ,
producción de SASPs y
ADP, formación de la
cuticula
5-Desarrollo de resistencia
al calor y a agentes
químicos (maduración)
6 y 7: Lisis de la célula y
liberación de la endospora
(8 h)
Etapas de esporulación en bacterias
http://highered.mheducation.com/sites/007
2556781/student_view0/chapter3/animatio
n_quiz_1.html
Germinación de la espora
Proceso por el cual una espora pasa al estado vegetativo.
Más rápida que la esporulación: 90 min
Incluye:
1. Preactivación
2. Activación
3. Iniciación (o germinación en sentido estricto)
4. Crecimiento ulterior (entrada en fase vegetativa)
1. PREACTIVACIÓN:
Las cubiertas deben erosionarse:
 De modo natural: envejecimiento progresivo
 De modo artificial:
 100ºC durante unos minutos
 radiaciones ionizantes
 bajos pH
 con mercaptoetanol
2. ACTIVACIÓN:
Etapa aún reversible.
 Metabolismo aún latente
 Desencadenada por un germinante:
2+
2+
 Iones inorgánicos (Mg , Mn )
 L-Ala
 Glucosa u otros azúcares
 Adenina u otras bases nitrogenadas
 Empieza a entrar agua al protoplasto  espora pierde la refringencia
y comienza a perder resistencia al calor
Mecanismo: El germinante es detectado por un receptor
alostérico a nivel de la membrana esporal, se activa,
adquiere capacidad proteolítica específica para romper
una proenzima que hasta ese momento se encontraba
unida covalentemente al peptidoglucano de la corteza. La
enzima resultante comienza a hidrolizar el peptidoglucano
cortical.
3- GERMINACIÓN




El proceso es irreversible
Se rompe el estado de latencia
Hay metabolismo, pero es endógeno
-no depende todavía de sustancias externas
Cambios principales:
 Se pierde DPA  se pierde Ca2+
 Ca2+ pasa a corteza  neutraliza cargas negativas del PG 
rehidratación e hinchamiento del protoplasto  más contracción
de la corteza
 SASPs son hidrolizadas por una proteasa específica que hasta
ese momento estaba inactiva  aminoácidos se reutilizan en
nuevas proteínas
 Comienza la transcripción de genes vegetativos.

La ARN polimerasa comienza a sintetizar ARN.
4- TERMINACIÓN Y
CRECIMIENTO ULTERIOR






El metabolismo ya se hace
exógeno: puede tomar nutrientes
del exterior y metabolizarlos
Se sintetiza ADN
Protoplasto crece
La pared de la espora sirve como
cebador para la pared de la
célula vegetativa
La célula vegetativa “sale”
rompiendo las cubiertas
esta célula vegetativa se tiñe
como Gram-negativa, y sólo
adquirirá su típica
grampositividad después de la
primera división.
Salida de la nueva célula vegetativa
(final de la germinación)
TINCIÓN DE ESPORAS:
No se tiñen por los colorantes
normales. Hay que forzar por
calor y/o mordientes (por
ejemplo, tras teñir con fucsina
en caliente, resisten
decoloración por alcohol-ClH)
Esporas teñidas con verde de
malaquita
(Wirtz Conklin)
Esporas teñidas con fucsina en caliente
(Moeller)
Referencias:
-Brock: Biología de los microorganismos. Prentice Hall. 2011
-http://www.slideshare.net/sarah_jumali/3-morphology-cell-biology-of-bacteria2-6998876
-http://2012.igem.org/Team:Goettingen/Project