Tema 11: Divisió cel·lular bacteriana (MB) (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 1º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 29/03/2016
Descargas 53
Subido por

Vista previa del texto

TEMA  11:  Divisió  cel·∙lular  bacteriana   1.  El  cicle  cel·∙lular  de  procariotes   El   creixement   fa   referència   a   un   increment   del   nombre   de   cèl·∙lules.   La   cèl·∙lula   microbiana  té  un  període  de  vida  finit  i  una  espècie  es  manté  només  com  el  resultat  del   creixement  continu  de  la  població.       1.1  Fissió  binaria   La  major  part  de  microorganismes  com  els  bacils,  es  creixen  i  es  divideixen  per  un  procés   de  fissió  binària  (dos  cèl·∙lules  es  formen  a  partir  d’una).       1)  Primer  augmenta  la  seva  biomassa  (síntesi  de  paret  i  membrana;  i  elements   citoplasmàtics)   alhora   que   es   produeix   un   allargament   o   elongació   cel·∙lular.   A   més  a  més  es  produeix    una  replicació  del  material  genètic.       2)   Posteriorment   es   forma   un   septe   que   divideix   a   les   dues   cèl·∙lules   filles.  Cada   cèl·∙lula   filla   rep   un   cromosoma   complet   i   suficients   còpies   de   totes   les   macromolècules   necessàries   per   existir   com   a   cèl·∙lula   independent.   El   repartiment  del  DNA  a  les  cèl·∙lules  filles  està  mediat  per  la  unió  del  DNA  duplicat   a  la  membrana  cel·∙lular  durant  la  divisió.       El  temps  en  que  es  produeix  el  procés  de  divisió  d’una  cèl·∙lula  en  dues  cèl·∙lules  filles  és   l’anomenat   temps   de   generació.   Aquest   temps   és   molt   variable   en   bacteris   i   depèn   de   molt  factors,  tant  nutricionals  (del  medi)  com  genètics  (del  tipus  d’espècie).       El   control   del   cicle   cel·∙lular   és   la   replicació   del   DNA.   La   replicació   del   DNA   s’inicia   al   origen  de  replicació  (OriC),  però  només  comença  quan  la  cèl·∙lula  ha  arribat  a  una  certa   mida  o  massa:  massa  d’iniciació.  Això  provocarà  un  senyal  d’inici  de  la  replicació  (que  se   suposa   que   té   a   veure   amb   la   concentració   de   certes   proteïnes   dins   la   cèl·∙lula).   La   replicació  és  bidireccional  i  les  dues  forques  de  replicació  avançaran  fins  arribar  a  la  regió   de  terminació,  on  s’acabarà  la  replicació.  Un  cop  s’acaba  la  replicació,  es  produeix  un   senyal  d’inici  de  la  divisió.  En  aquest  procés  en  el  qual  el  DNA  es  replica,  els  components   de  la  cèl·∙lula  també  augmenten  perquè  la  cèl·∙lula  pugui  dividir-­‐se.       1.2  Les  proteïnes  de  la  divisió  cel·∙lular     •   Proteïnes  Fts   Per   a   la   divisió   cel·∙lular   són   essencials   varies   proteïnes   presents   en   tots   els   procariotes   anomenades  proteïnes  Fts  (filamentous  temperature  sensitive).  Entre  elles  trobem  una   proteïna   clau   del   grup,   la   proteïna   FtsZ.   Aquesta   proteïna   presenta   similituds   estructurals  amb  la  tubulina  d’eucariotes.       Les  proteïnes  Fts  formen  un  complex  de  divisió  anomenat  divisoma.  La  seva  formació   comença   amb   la   unió   de   molècules   de   FtsZ   formant   un   anell   al   voltant   del   cilindre   cel·∙lular  que  es  situa  al  centre  de  la  cèl·∙lula.  Aquesta  àrea  és  la  que  defineix  el  pla  de  la   futura  divisió  cel·∙lular,  és  per  tant,  el  lloc  on  es  formarà  el  septe  de  divisió.  Posteriorment   s’hi  uneixen  altres  proteïnes  a  l’anell  per  ancorar-­‐lo  a  la  membrana  cel·∙lular  i  dotar-­‐lo   d’estabilitat.   Finalment   aquest   anell   es   contraurà   i   acabarà   donant   les   dues   cèl·∙lules   filles.       •   Proteïnes  MreB   Aquestes   proteïnes   determinen   la   forma   cel·∙lular   i   presenten   una   homologia   molt   notable  amb  el  citoesquelet  de  les  cèl·∙lules  eucariotes.  En  concret,  aquesta  proteïna  és   un  tipus  de  proteïna  semblant  a  l’actina  d’eucariotes.     La  MreB  es  disposa  en  bandes  filamentoses  en  espiral  pel  interior  de  la  cèl·∙lula  just  per   sota   de   la   membrana   citoplasmàtica.   La   estructura   helicoïdal   formada   per   aquestes   proteïnes  no  és  estàtica,  sinó  que  rota  dins  una  cèl·∙lula  en  creixement.  Els  punts  de  les   hèlixs  on  connecten  amb  la  membrana  plasmàtica  són  els  punts  on  es  produeix  la  síntesi   dels  components  de  la  paret  cel·∙lular  durant  el  creixement.       1.3  Altres  tipus  de  models  de  divisió  cel·∙lular     •   Per  fissió  binaria   Les   cèl·∙lules   filles   producte   de   la   divisió   cel·∙lular   són   idèntiques   entre   elles,   tenen   un   tamany   equivalent.   Tenen   un   creixement   intercalar,   és   a   dir,   la   formació   del   nou   material  té  lloc  en  tota  la  cèl·∙lula.     En  bactèries  convencionals.         •   Per  creixement  polar   Les   cèl·∙lules   resultants   de   la   divisió   cel·∙lular   són   diferents   entre   elles,   degut   a   un   creixement   cel·∙lular   desigual.   Generen   una   cèl·∙lula   filla   totalment   nova.   Tenen   un   creixement  polar,  ja  que  tot  el  nou  material  es  forma  a  partir  d’un  sol  punt.       A)  Creixement  polar  sense  diferenciació  del  tamany:  la  cèl·∙lula  creix  i  s’elonga,  i   es  forma  un  septe  al  mig  d’aqueta  que  la  dividirà  en  dues  cèl·∙lules  filles.  Però   aquestes   cèl·∙lules   filles   no   són   iguals   en   quant   a   composició,   tot   i   que   si   a   morfologia.   Una   d’elles   tindrà   els   components   i   macromolècules   de   la   cèl·∙lula   mare,  mentre  que  l’altre  cèl·∙lula  obtindrà  tots  els  components  i  macromolècules   de  nova  síntesi.     EX:  Pseudomonas,  Nitrobacter.         B)   Gemmació   simple:   generen   una   cèl·∙lula   filla   totalment   nova,   mantenint   la   identitat  original  de  la  cèl·∙lula  mare.  En  un  extrem  de  la  cèl·∙lula  es  forma  una   gemma  que  anirà  creixent  i  finalment  es  separarà  de  la  cèl·∙lula  mare  originaria.     EX:  Pirellula,  Blastobacter.               C)  Gemmació  des  de  hifes:  generen  una  cèl·∙lula  filla  totalment  nova,  mantenint   la  identitat  original  de  la  cèl·∙lula  mare.  Alliberen  gemes  a  partir  dels  extrems  de   hifes  fines  i  llargues.  Les  hifes  són  extensions  cel·∙lulars  directes  de  la  cèl·∙lula  mare   i  conten  paret  cel·∙lular,  membrana  citoplasmàtica  i  ribosomes.               Les  gemes  de  les  hifes  es  fan  grans,  formen  un  flagel  i  s’alliberen  de  la  cèl·∙lula   mare  de  la  qual  s’allunyen  nadant.  Més  tard  la  cèl·∙lula  filla  perd  el  flagel  i  després   del  període  de  maduració  formarà  una  nova  hifa  i  gemes.  Es  poden  formar  varies   gemes  en  l’extrem  de  les  hifes  de  la  cèl·∙lula  mare,  donant  lloc  a  grups  de  cèl·∙lules   connectades   per   hifes.   La   replicació   del   DNA   es   produeix   mentre   la   hifa   esta   en   creixement,   i   un   cop   la   gema   s’ha   format,   una   de   les   còpies   del   cromosoma   circular  es  desplaça  per  la  hifa  i  s’introdueix  a  la  gema,  llavors  es  forma  un  septe   que  separa  la  gema  de  la  hifa  de  la  cèl·∙lula  mare.       EX:  Hyphomicrobium,  Pedomicrobium.           D)  Gemmació  d’un  organisme  amb  peduncle:  generen  una  cèl·∙lula  filla  totalment   nova,   mantenint   la   identitat   original   de   la   cèl·∙lula   mare.   Aquests   bacteris   tenen   peduncles  o  prosteques  que  serveixen  per  adherir-­‐se  a  les  superfícies  de  hàbitats   aquàtics.   A   més   aquests   peduncles   els   hi   permetrien   reduir   la   velocitat   de   sedimentació  de  la  cèl·∙lula  i  augmentar  la  seva  proporció  superfície  volum.      La  cèl·∙lula  creix  per  elongació,  seguida  d’una  fissió  de  la  cèl·∙lula  i  la  formació  d’un   únic   flagel   al   pol   oposat   al   peduncle.   La   cèl·∙lula   flagel·∙lada   així   formada,   denominada  cèl·∙lula  nadadora,  es  separa  de  la  mare  (no  flagel·∙lada),  es  desplaça   i   s’uneix   a   una   nova   superfície,   formant   un   nou   peduncle   en   el   seu   extrem   flagel·∙lat;   en   aquest   punt   el   flagel   es   perd.   La   formació   del   nou   peduncle   és   necessària  a   que   es   pugui   tornar   a   dividir,   i   alhora   que   es   forma,   es   sintetitza   el   DNA.       EX:  Caulobacter.     •   Bacteris  amb  micelis    Són   bacteris   que   a   partir   d’una   única   cèl·∙lula   poden   formar   poblacions   molt   organitzades   del   tipus   fong   amb   estructures   molt   complexes,   formant   una   xarxa   ramificada.   Quan   es   va   dividint   les   cèl·∙lules   filles   formen   hifes,   però   les  cèl·∙lules   no   es   separen   d’aquestes,   i   formen   filaments   llargs   i   ramificats.   Els   micelis   es   poden   diferenciar   en   micelis   superficials,   en   contacte   amb   la   superfície,   i   micelis   aeris,   els   quals  poden  ser  productors  de  espores  de  dispersió  (reproducció  asexual).  Es  poden   diferenciar  dels  fongs  (tot  i  que  la  estructura  és  semblant)  per  la  grandària,  ja  que   aquestes  són  més  petites  que  els  fongs.  És  un  grup  molt  important  ja  que  d’aquests   bacteris  provenen  la  major  part  dels  antibiòtics.  EX:  Streptomyces.         •   Mixobacteris  amb  cossos  fructífers   Són  uns  procariotes  socialment  actius  que  interaccionen  per  formar  masses  cel·∙lulars   visibles  sense  ajuda  del  microscopi.       Presenten   un   tipus   de   mobilitat   denominada   lliscament   (swarming)   i   una   morfologia   normalment  filamentosa  o  bacil·∙lar  llarga;  no  tenen  flagels  però  poden  moure’s  quan   estan   en   contacte   amb   alguna   superfície.   Formen   estructures   multicel·∙lulars   anomenades  cossos  fructífers  i  mostren  cicles  de  vida  i  desenvolupaments  complexos   que  inclouen  la  comunicació  intercel·∙lular.           Les   cèl·∙lules   vegetatives   dels   mixobacteris   són   senzills   bacils   gramnegatius   no   flagel·∙lats   que   llisquen   sobre   diverses   superfícies   i   aconsegueixen   els   nutrients   lliscant   altres   bactèries.   En   condicions   bones  del  medi  (amb  suficients  nutrients)  tenen  un   cicle   vegetatiu   normal,   on   les   cèl·∙lules   van   proliferant.  Però  arriba  un  punt  en  que  la  població  és   molt   elevada   i   quedaran   pocs   nutrients,   llavors   es   produirà   una   resposta   per   a   percepció   del   quòrum   (es   produeix   en   bacteris   amb   altes   densitats   de   població  i  pocs  nutrients).       En   aquesta   situació   les   cèl·∙lules   vegetatives   comencen   a   associar-­‐se   degut   a   una   resposta   quimiotàctica   ja   que   secreten   un   seguit   de   molècules   de   comunicació   intercel·∙lular   (que   avisen   d’aquesta   situació   “preocupant”).   Les   cèl·∙lules   que   capten   aquests  senyals,  formen  uns  agregats  amb  forma  de  muntanya,  amb  milions  de  cèl·∙lules.   Es   poden   agregar   gràcies   a   que   secreten   una   substància   adhesiva   que   els   hi   permet   adherir-­‐se   i   lliscar   entre   elles.   Conforme   les   masses   es   fan   més   altes,   comença   la   diferenciació  entre  la  tija  i  el  cap  del  que  serà  el  cos  fructífer.  La  tija  està  composada  de   mucositat   amb   poques   cèl·∙lules,   i   al   cap   és   on   es   troba   la   major   part   de   cèl·∙lules   concentrades.  Cadascun  d’aquest  poden  tenir  fins  a  10^9  cèl·∙lules,  tenen  una  coloració   groga,  ataronjada  (pigments  carotenoides)  i  són  visibles  amb  lupa.  Les  cèl·∙lules  del  cap   dels   cossos   fructífers   donaran   lloc   a   unes   mixospores   que   tenen   la   funció   de   dispersió,   ja  que  el  lloc  on  viuen  és  crític  degut  a  les  condicions  pobres  de  nutrients.       Aquestes  espores  s’alliberen  al  medi  i  la  resta  del  cos  vegetatiu  morirà.  Un  cop  hagin   arribat  a  un  medi  apropiat  o  s’hagin  restaurat  les  condicions  de  creixement  adequades,   les  mixospores  germinaran  a  través  d’un  trencament  de  la  càpsula  amb  el  consegüent   creixement  i  la  sortida  d’una  nova  cèl·∙lula  vegetativa.       Alguns  dels  seus  metabòlits  són  diferents  dels  dels  típics  dels  bacteris,  i  tenen  moltes   propietats  que  s’estan  estudiant  en  el  camp  de  la  biotecnologia  bacteriana  ja  que  tenen   molt  interès  a  nivell  econòmic  i  santiari  (antivirals,  antitumorals...).           [acasals]  Més  apunts  a:  https://unybook.com/perfil/acasals   ...