Morfología bacteriana 1

MORFOLOGIA BACTERIANA
Bioq. María Viviana Bojanich
Microbiología General
FACENA – UNNE- 2010
1

Bacterias: Conceptos
Pueden definirse como organismos unicelulares
que:
• se reproducen por fisión binaria,
• la mayoría viven libremente y,
• contienen toda la información genética, sistemas
productores de energía y biosintéticos necesarios
para su crecimiento y reproducción.
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Las bacterias son uno de los grupos más
importantes del mundo microbiano, por:
• nº de microorganismos,
• importancia ecológica general ,y la
• importancia práctica para seres humanos.
Nuestros conocimientos de BM y fenómenos
bioquímicos provienen de la investigación
con bacterias
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Tamaño
• Las bacterias son pequeñas y de estructura sencilla.
• Tienen formas y tamaño característicos.
• Son los m.o. de vida libre de menor tamaño que
existen en la naturaleza.
• Las más pequeñas, gén Mycoplasma, tienen aprox.
0,3 µm de diámetro, casi como los virus mayores.
• Existen investigaciones de células menores
(nanobacterias o ultramicrobacterias)
• Existen bacterias grandes que pueden alcanzar
500 µm de longitud, y otras con un diámetro de 7 µm
(igual que un eritrocito) 4

• Bacteria grande, con forma de cigarro que
vive en el intestino del pez cirujano
(Epulopiscium fishelsoni)
• Volumen 1000 veces el de la E. coli
• Móvil
• Estructura de procariota
Diferenciación entre procariotas y eucariotas
en función del tamaño????
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Comparación
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Formas bacterianas
•Cocos
•Cocobacilos
•Bacilos
•Vibrios
•Espirilos
•Otras formas:
–Filamentos
–Anillos casi cerrados
–Con prolongaciones
(prostecas)

Agrupaciones bacterianas
La agrupación deriva de la tendencia de las
células hijas a permanecer parcialmente
adheridas después de la división binaria, y
dependerá del grado de adherencia entre
células hijas y del plano de división de la
bacteria.

• Un solo plano de división
– De dos células:
• Diplococos
• diplobacilos
– Cadenetas de varias células
• estreptococos,
• Estreptobacilos
• Dos o más planos de división (en cocos)
– Dos planos perpendiculares: tétradas
– Tres planos ortogonales: sarcinas (paquetes cúbicos)
– Muchos planos aleatorios: estafilococos

ULTRAESTRUCTURA BACTERIANA
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Elementos estructurales obligados y
Obligados
Membrana
citoplasmática
Citoplasma
(Ribosomas)
Genoma
Pared celular
facultativos
Facultativos
Cápsulas
Flagelos
Fimbrias o pili
Esporas
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Elementos estructurales
obligados
Membrana citoplasmática
Citoplasma (Ribosomas)
Material genético
Pared celular

Citoplasma o citosol
• Ausencia de sistemas membranosos: RER,
Aparato de Golgi.
• Ausencia de mitocondrias.
• Presencia de ribosomas y cuerpos de
inclusión
• Nucleoide: DNA cromosómico condensado,
sin membrana nuclear limitante.
• Enzimas, iones inorgánicos, gránulos y
esporas.
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El citoplasma y su contenido
• Citoplasma procariota es un sistema coloidal:
– Fase dispersante: agua con sustancias en disolución
(citosol)
– Fase dispersa: macromoléculas y partículas
supramoleculares
• Contiene:
– Material genético: cromosoma (y plásmidos)
– Ribosomas
– Inclusiones y orgánulos (no en todas)

Estructuras membranosas
intracitoplásmicas
• Estructuras derivadas de invaginaciones de
la membrana:
– Mesosomas
– Cromatóforos
– Otras invaginaciones
• Tilacoides de cianobacterias

Inclusiones de reserva
Las inclusiones de reserva son acúmulos de sustancias orgánicas o
inorgánicas, rodeadas o no de una envoltura limitante de
naturaleza proteínica, que se originan dentro del citoplasma bajo
determinadas condiciones de crecimiento. Constituyen reservas de
C o N (inclusiones orgánicas) y de P o S (inclusiones
inorgánicas).
• Inclusiones orgánicas
– Inclusiones polisacarídicas (almidón, glucógeno)
– Gránulos de poli-hidroxialcanoatos
– Inclusiones de hidrocarburos
– Gránulos de cianoficina
• Inclusiones inorgánicas
– Gránulos de polifosfato (metacromáticos)
– Glóbulos de azufre

Organización
Material genético
• 1 solo cromosoma, se localiza en un área
llamada nucleoide, y no está cubierto por
membrana.
• No asociado a histonas
• Algunas bacterias pueden tener plásmidos
Reproducción
• Fisión binaria
• Estabilidad genética

El cromosoma procariota:
composición química y estructura
• Los cromosomas aislados constan de
– 60% de ADN
– 30% de ARN
– 10% de proteínas
• Normalmente, un solo cromosoma circular,
cerrado covalentemente (c.c.c.)
• Haploidía, pero pueden existir varias copias del
cromosoma cuando la bacteria crece rápido

Tamaño del cromosoma
• Bacterias “típicas”: 3000-5000 kpb
– Ej.: Escherichia coli (4700 kpb)
• Bacterias pequeñas: 700-1000 kpb
– Ej.: Mycoplasma genitalium (700 kpb)
• Bacterias con ciclos complejos: 12000 kpb
– Ej.: Actinomicetos, cianobacterias

LA MEMBRANA
CITOPLASMÁTICA
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Composición química
• Bicapa proteolipídica que delimita al
protoplasto
• Su proporción proteínas:lípidos es alta
(80:20), mayor que en eucariotas
• Carece de esteroles (salvo excepciones),
pero muchas bacterias poseen hopanoides
(triterpenoides pentacíclicos), que confieren
parte de la rigidez a la membrana

Funciones
• Barrera permeable selectiva entre el citoplasma y el medio
ambiente.
• Secreta proteínas destinadas a la excreción (toxinas y
otros factores de virulencia).
• Citocromos: metabolismo oxidativo.
• Interviene en procesos de obtención de energía
(respiración, fotosíntesis)
• Sitio de síntesis de ADN, polímeros de pared celular y los
lípidos de membrana
• Enzimas que participan de la síntesis de la pared
bacteriana.
• Proteínas implicadas en el transporte activo de diversas
sustancias: permeasas.
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PARED CELULAR
Es una característica distintiva de los procariotas
que no posee ningún otro ser vivo
Su rigidez es lo que proporciona la forma a la
bacteria.
Sus funciones son:
• Proteger a las bacterias de la diferencia de
presión osmótica entre el medio interno y el
exterior
• Funciona como una barrera contra sustancias
tóxicas químicas y biológicas presentes en el
medio externo.
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Composición y estructura de la pared:
peptidoglicano o mureína
Mureína o peptidoglicano: cadena lineal de dos azúcares
alternados, N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico.
A cada residuo de NAM se halla ligado un tetrapéptido.
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Peptidoglucano (PG)
composición química
• La unidad disacarídica que se repite es:
– N-acetilglucosamina (NAG)...
...unida por enlace β(14) con...
– ... N-acetilmurámico (NAM)
• Las distintas unidades disacarídicas se unen entre
sí mediante enlaces β(1—4)
– Este enlace puede ser roto por la lisozima
• La cadena tetrapeptídica sale desde el grupo
–COOH del lactilo de cada NAM y suele ser:
– L-ala D-glu m-DAP D-ala (G-)
– L-ala D-glu L-lisina D-ala (G+)

Peptidoglicano o mureína
Grampositiva Gramnegativa
L-Alanina, D-glutámico, L-Lisina,
D-Alanina
L-Alanina, D-glutámico,
Meso-diaminopimélico , D-Alanina
Las cadenas polisacáridas paralelas se hallan unidas
transversalmente directamente a través de los tetrapéptidos
(bacterias gramnegativas) o a través de un puente de pentaglicina
que conecta dos tetrapéptidos (bacterias grampositivas).
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Existen dos tipos de pared, que pueden diferenciarse por sus
características tintoriales:
1) aquellas capaces de retener el colorante cristal violta
luego de la decoloración con alcohol-acetona, Gram +
2) aquellas que pierden el colorante luego de la
decoloración, Gram -
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Envolturas celulares de las bacterias
grampositivas
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El PG de Gram-positivas está inmerso en una matriz aniónica (hasta
50%) de:
Ácidos teicoicos: polímeros (n

Envolturas celulares de las bacterias
gramnegativas
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Membrana externa
• Exclusiva de bacterias G-
• Bicapa proteolípídica
• Estructura muy asimética:
– En la lámina externa:
• 60% de proteínas
• 40% de lipopolisacárido (exclusivo de Gram-)
– En la lámina interna:
• No hay lipopolisacárido
• Existen
– Fosfolípidos
– Lipoproteínas
– Otras proteínas

El lipopolisacárido
•Lípido A: Fosfolípido con glucosamina
•Core: Polisacárido no específico
•Antígeno somático “O”: cadenas laterales de PS
Unidad repetitiva de
la cadena lateral
Núcleo externo
Núcleo interno
A.G. saturados
(C-14): beta-
hidroximirístico
Glucosamina-
ß(16)glucosamina,
con
–OH en 1
sustituido con –Petanolamina

Papeles y funciones del LPS
• Papel estructural: Carácter masivo lípido A
– Menor fluidez de esta membran
– Más resistente a detergentes y solventes
• Las cadenas laterales
– menos permeable a moléculas hidrofóbicas (Ej.:
resisten mejor muchos antibióticos)
– Antígeno somático “O” bacterias Gram-negativas
– Condiciona virulencia en bacterias patógenas
• Se une a cationes Mg, Zn
– Si añadimos agente quelante, como EDTA
desorganización de la membrana externa

• Región del lípido A: endotoxina
– Papel positivo:
• El macrófago reconoce el LPS, y libera citoquinas
activa el sistema inmune
– Papel negativo:
• A veces, el sistema inmune se activa “en exceso”
por el LPS, dando síntomas patológicos
– Inducción de fiebre (pirogenicidad)
– Hipotensión, a veces con fallo cardiaco
– Actividad necrótica en tejidos

Proteínas de la membrana
externa
• Porinas: forman trímeros, con canales interiores
que atraviesan la membrana externa
– Solo dejan pasar moléculas por debajo de cierto
tamaño (

Papeles y funciones de la membrana
• Tamiz molecular
externa
– Permite el paso de moléculas relativamente
pequeñas
– protección frente a agentes antibacterianos
• Colorantes
• Antibióticos
• Enzimas (ej.: lisozima)
• Ácidos biliares

• Condiciona propiedades de superficie:
– Grado de humedad
– Adhesividad
– Carga eléctrica
• Lugar donde se fijan las proteínas del
sistema defensivo Complemento del
hospedador
• Lugares de adsorción de ciertos fagos

El espacio periplásmico
(periplasma)
• Compartimento acuoso, relleno del gel
periplásmico:
– RNasas y fosfatasas
– Proteínas de transporte de ciertos nutrientes
– Proteínas de unión a señales químicas
– En bacterias desnitrificantes y quimiolitoautotrofas:
proteínas de transporte de electrones
• Función de osmorregulación

Todas las bacterias pueden
asignarse como Gram + o Gram -
con tres excepciones:
• Micobacterias
• Treponemas o espiroquetas
• Micoplasmas

• Las micobacterias, tienen una estructura
que responde a G+, pero no se tiñen por el
gran contenido de lípidos de la pared.
• Se utiliza la coloración de Ziehl-Neelsen.
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• Los treponemas, que tienen estructura de
pared de G-, pero no pueden ser
observados porque son tan finos que caen
debajo del límite de resolución del MO
• Los micoplasmas, que carecen de pared
celular.
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Pared de las bacterias ácido-alcohol
resistentes (BAAR)
• Pared especial de ciertas Gram-positivas:
Nocardia, Mycobacterium
• Resisten la decoloración con clorhídrico-etanol
( ácido-alcohol resistentes)
• Esta propiedad deriva de:
– Ácidos micólicos (ß-hidroxiácidos grasos ramificados
en α, de cadena muy larga (hasta 91 C)
– Glucolípidos
– Ceras

Pared celular de las
Mycobacterias
Lipoarabinomananos
Glicolípidos específicos de
especie
Acidos micólicos
Peptidoglicano
Fosfatidilinositol
manósidos
Membrana
citoplasmática
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Arabinogalactano

Lípidos de pared de bacterias AAR
• Ácidos micólicos: ß-hidroxiácidos grasos ramificados en
α, de cadena muy larga (hasta 91 C)
– PGarabinogalactanoácidos micólicos
• Glucolípidos:
– Micolatos de trehalosa
• Funcionan como “factor de crecimiento en cuerdas” en
Mycobacterium
– Sulfolípidos de trehalosa
• Factores de virulencia
• En Mycobacterium tuberculosis evasinas (inhiben la fusión
fagosoma-lisosoma en macrófagos)
– Micósidos (unión éster entre micólicos y azúcares)
• Ceras: unión de micólicos con alcoholes ramificados de
cadena larga (C30-C34)

Papeles conferidos por la pared
BAAR
• Aspecto y consistencia cérea de las colonias en
placas de Petri
• En medios líquidos crecen formando grumos
• Gran impermeabilidad
– Resistencia a desecación
– Resistencia a agentes antibacterianos
• Detergentes
• Oxidantes
• Ácidos y bases

Bacterias sin pared celular
• Mycoplasmas
• Protoplastos: son bacterias G+ que han
perdido su pared celular.
• Esferoplastos : son bacterias G- que han
perdido parte de sus envolturas, y pueden
replicarse in vitro.
Formas L: pueden regenerar la bacteria G-
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