Tema 2.- La cèl·lula procariota (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Microbiologia I
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 27/03/2016
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Tema 2.- La cèl·lula procariota 1.- Definició estructures cèl·lula procariota Dintre els organismes procariotes trobem els bacteris i els archea. En aquest tema parlarem de l’estructura de la cèl·lula procariota, però fent esment principal al grup de bacteri i no pas archea, dels quals no parlarem aquest curs.
Aquestes es cèl·lules es caracteritzen principalment per la estructura del seu material genètic ja que es troba dispers per la matriu cel·lular, és a dir, no es troba envoltat per una membrana nuclear Tota la informació genètica dels procariotes es troba en el seu DNA que a diferència del DNA eucariota, no tindrà histones en si, sinó que tindrà unes anomenades histones like especials en ells. A més la informació genètica es troba tota en un sol cromosoma (en eucariotes podem trobar més d’un) circular i no tindrà introns (no té DNA escombraries). Regió on es troba el DNA rep el nom de nucleoide.
Dintre els paràmetres estructurals podem dir que els organismes procariotes no tenen mitocondris, aparell de Golgi, cloroplasts ni reticle endoplasmàtic ja que les seves estructures internes són diferents. Les funcions que tindrien lloc en les estructures mencionades tenen lloc al citoplasma cel·lular. Presenta ribosomes del tipus 70S (més petits que els eucariotes).
A més, poden tenir altres estructures com els flagels que seran diferents als eucariotes tot i tenir la mateixa funció i estructura. No trobarem en elles vesícules de gas ja que són eucariotes, però si que podem trobar altres estructures com ara mesosomes (invaginacions de membrana), vacúols, etc. Poden presentar càpsula (majoria de patògens) i tots ells tenen una paret bacteriana formada de peptidglicà i altres estructures.
Així doncs podem dir que està principalment composat per membrana que l’envolta i inclou la paret cel·lular, DNA que es troba en el nucleoide (no té nucli vertader), i citoplasma. Pel que fa a la membrana i la seva estructura externa pot diferent en diferents tipus de cèl·lules procariotes, fet que ja parlarem posteriorment.
2.- Localització diferents elements cèl·lula procariota Proteïnes les trobem sobretot per la membrana i paret cel·lular. També les trobem trobar disperses per la cèl·lula formant altres estructures cel·lulars o bé fent la seva funció d’enzim. En el cas que tingui flagel, també en trobarem en aquest ja que li permetran moure’s.
DNA, RNA DNA el trobem en el nucleoide de les cèl·lules procariotes que no és un lloc concret, sinó més bé una regió on es troba aquest material genètic. RNA es troba per tot el citoplasma en forma de mRNA o tRNA o bé formant part dels ribosomes com en el cas del rRNA.
Polisacàrids i Lípids els polisacàrids es troben a la membrana plasmàtica i a la paret cel·lular. En algunes ocasions es troben al citoplasma en forma d’orgànuls que serveixen per emmagatzemar-los. Els lípids també poden formar grànuls interns d’emmagatzematge i es troben sobretot a la membrana plasmàtica de les cèl·lules procariotes.
3.- La membrana plasmàtica És una estructura fina que envolta la cèl·lula i desenvolupa diverses funcions.
3.1.- Estructura Bicapa lipídica (Bacteria) La estructura general de les membranes biològiques és en forma de bicapa lipídica seguint el model del mosaic fluid. Aquesta estructura està composta, com diu el seu nom, per diversos lípids que formen la bicapa i altres molècules com ara proteïnes integrals de membrana, proteïnes perifèriques associades a la monocapa interna, oligosacàrids, glicolípids… Els fosfolípids que troben en ells acostumen a ser etanolamina i presenta asimetria en quant a lípids en la membrana. L’estructura és estable gràcies al pH existent i gràcies a els interaccions hidrofòbiques que s’estableixen entre les cues dels diferents fosfolípids.
Els cations ce Ca2+ i Mg2+ també estabilitzen la bicapa ja que tenen càrrega positiva que interacciona amb la càrrega negativa del fosfat dels fosfolípids o bé amb càrrega d’algunes proteïnes.
Una de les estructures que cal destacar de la membrana dels organismes procariotes, és la presència d’HOPANOIDS. Aquests hopanoids són composatos pentacíclics similars als esterols que es troben presents en moltes espècies del domini Bacteria i la sea funció principal és donar estabilitat i millorar la fluidesa de la membrana dels procariotes. Aquests hopanoids només es troben en Bacteria, en Archea no s’han trobat encara. Tenen funció anàloga a esterol i colesterol en eucariotes. Alguns mycoplasmes o metanoftròfics poden tenir esterol o colesterol, però són excepcions.
En general la composició de la membrana és aproximadament d’un 70% de proteïnes i un 30% de lípids.
Membrana d’Archaea En la seva membrana tenen lípids únics des del punt de vista químic. Segueix sent una bicapa lipídica però els seus fosfolípids són diferents i estan formats per uns lípids que reben el nom de fitonol-alcohols i es troben units al glicerol per un enllaç éter (en Bacteria i eucariotes és éster). No són àcids grassos sinó que són cadenes laterals llargues compostes per unitats repetitives d’isoprè.
A més hi ha regions en que ens trobem amb monocapes lipídiques formades per dos glicerols units per cadenes llargues de lípids (difinetil).
Així doncs la bicapa estarà formada per fitanilglicerol dièter i la monocapa per bifinatil-diglicerol tetraéter. Això donarà lloc a diverses característiques diferents.
3.2.- Funcions membrana plasmàtica  Barrera amb medi extern separa interior i exterior cel·lular.
 Barrera amb permeabilitat selectiva evita la pèrdua de citoplasma i evita l’entrada o sortida indiscriminada de constituents. Permet entrada o sortida de substàncies o elements concrets.
 Processos metabòlics claus en ella es poden trobar proteïnes, les quals poden serà enzims importants implicats d’una o altra manera en diferents processos metabòlics importants.
 Receptors entrada i sortida de substàncies mitjançant proteïnes.
 Generació energia sistema transport electrons i enzim per així sintetitzar ATP. Es fa gràcies a separació de càrrega (H+ i OH- importants en aquest procés). A l’exterior hi ha càrrega positiva i al interior negativa, es crea una força matriu de protons que és important per obtenir energia i per mantenir el funcionament de molts processos cel·lulars.
4.- Sistemes de transport a través de membrana Una de les funcions més importants que té la membrana plasmàtica és tenir integrades proteïnes transportadores de diverses substàncies. D’aquesta manera permet a la cèl·lula acumular soluts en contra de gradient de concentració o favor, depenent del transport que té lloc.
És important la presència de transportadors perquè si només entressin soluts per difusió, les cèl·lules mai arribarien a la concentració intracel·lular necessària per a que les reaccions químiques tinguin lloc. Molts cops cal tenir més concentració d’una cosa dins que fora, i només amb difusió seria complicat que tinguessin lloc.
Gràcies als transportadors proteics, es poden acumular concentracions superiors de nutrients a l’interior de la cèl·lula.
Un aspecte important entre la difusió simple i el transport mediat per transportadors, és que aquest últim presenta un efecte de saturació si la concentració de substrat és suficientment alta com per saturar el transportador, la velocitat de transport en aquell moment serà màxima.
Així doncs, el pas de molècules a través de membrana controlada per transportadors pot presentar dues modalitats:  Transport passiu procés de transport en què no hi ha gest d’energia. Procés espontani de difusió de substancies a través de membrana que sempre es produeix a favor de gradient, per aquest motiu no requereix l’ús d’energia. Va del medi on hi ha més concentració al medi amb menys concentració de substància transportada.
o Difusió simple pas lliure de petites molècules a favor de gradient electroquímic.
Més ràpid com més petita sigui la molècula, a més gradient de concentració i com més lipòfila o apolar sigui la substància. Pot tenir lloc a través de la bicapa o bé a través de canals proteics. Transport aire, gasos, H2O, O2, CO2 i petites molècules no carregades.
o Difusió facilitada no es dóna massa en procariotes. Proteïnes amb el nom de permeases que pateixen un canvi conformacional i permeten alliberar allò que es vol transportar a l’interior o exterior de la cèl·lula. Transporten de forma específica molècules més grans. Pateixen el fenomen de saturació.
 Transport actiu en aquest tipus de transport es requereix energia de forma directa o indirecta per poder transportar les molècules. Actuen proteïnes de membrana i té lloc normalment en contra de gradient electroquímic.
o Transport simple usa com a energia diferents càrregues de dintre i fora de la cèl·lula. Hi ha els uniport (només passa un ió, + cap a dins, - cap a fora), antiport (2 substàncies en sentit oposat (Bomba Na+/K+)), simport (dos substàncies mateix sentit).
o Translocació de grup modificació química d’un compost o molècula per poder transportar-la (fosforilacions s’han deliminar, glucosilacions...). Principalment carbohidrats com fa la fosfotransferasa que transmet fosfat de G6P interna G extern. Es transportarà transmetent per enzims, només sortirà amb fosfat. Es pot veure l’exemple a l’imatge.
o Sistema ABC sistema format per tres elements diferents (3 proteïnes diferents).
Una de les proteïnes és extracel·lular i és la que reconeix allò que es vol transportar i ho porta a una altra proteïna integral de membrana (transmembranal) que ho passarà a l’interior on hi ha un enzim intracel·lular amb activitat ATPasa que és el que permet el transport en contra gradient. La proteïna extracel·lular rep el nom de proteïna periplasmàtica i és específica pel substrat. La hidròlisi d’ATP provoca un canvi conformacional que allibera allò transportat dins o fora cèl·lula.
Usa la força motriu de protons (característica pròpia de cèl·lules bacterianes) i transporta aminoàcids, sucres, sulfats, etc. Hi ha més de 200 tipus.
Mecanisme de captació de ferro Un mecanisme que no incloem en cap grup és el mecanisme de captació de ferro que fan servir els bacteris. Els bacteris necessiten captar ferro per sobreviure.
Al principi tenim un ió fèrric (Fe3+ oxidat) el qual és molt insoluble i és difícil de captar.
Per poder-los captar el que fan és usar sideròfors que són uns captadors especials de ferro que tenen aquests microorganismes. Aquesta estructura s’uneix al ió fèrric, pel qual sent afinitat, i el complex és transportat a l’interior de la cèl·lula.
Bacteris que fan això poden ser Ferrichrom o enterobactin.
5.- Mecanismes de secreció Hi ha diferents tipus de sistemes de secreció i una mateixa cèl·lula en pot tenir de diferents. Aquest mecanisme es bassa en el transport de proteïnes cap a l’exterior de la cèl·lula.
5.1.- Sistema SEC És la via de secreció general. Secreta pre-proteïnes amb un senyal peptídic amino terminal. En aquest mecanisme participen proteïnes citoplasmàtiques i transmembranals.
Les proteïnes, com ja he mencionat, tenen una senyal peptídica en el seu grup amí i aquest serà detectat per SecB (xaperona) que s’hi unirà en el citoplasma i evitarà que la proteïna es plegui. La proteïna SecA (ATPasa) detectarà el complex i mitjançant la hidròlisi d’ATP obrirà el canal SecYEG i farà que la proteïna pugui ser secretada. Un cop fora, una peptidasa eliminarà la seqüència senyal.
Aquests sistema de transport té lloc tant en bacteris grampositius com en bacteris gramnegatius.
5.2.- Sistema de secreció gramnegatius Els bacteris gramnegatiu tenen diferents mecanismes de transport o secreció depenent del que es vol transportar. Hi ha el sistema I que depèn de la càrrega de la proteïna i juga amb la força motriu, el sistema II i V que depèn de Sec, i els sistemes III-IV-VI que funcionen en forma de xeringa i permeten injecció de substàncies en cèl·lules hostes de forma directa, o bé el sistema VII que és específic per Mycobacteris.
En el cas del sistema III, IV i VI és un sistema que permet la secreció directa en cèl·lules parasitades.
6.- Citoplasma El 70% del citoplasma és H2O (s’observa de forma blanca a TEM). Té aspecte granular (viscós) degut a la presència de ribosomes. No té orgànuls, excepte els ribosomes que és concentren totes en el citoplasma, ja que aquest no es troba compartimentat com en el cas de les cèl·lules eucariotes.
6.1.- Ribosomes Mida diferent (70S) i funcionalment tenen la mateixa funció. Estructures formades per rRNA (60%) i proteïnes (40%).
6.2.- Nucleoide Regió irregular no unida a membrana on es troba en DNA. Només hi ha un per cèl·lula i està format per DNA de doble cadena circular recargolat gràcies a les histone-like.
Aquesta estructura emmagatzema la informació de transcripció, i altres. Codifica proteïnes.
És irregular i dispers perquè és DNA que no es troba en un nucli, per tant el podem trobar a diferents regions del citoplasma.
...