Bloque 2. Micrbiología de las bacterias (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2015
Páginas 14
Fecha de subida 08/04/2016
Descargas 6
Subido por

Vista previa del texto

2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV MICROBIOLOGÍA BLOQUE 2. BACTERIAS ESTRUCTURA BÁSICA DE LAS BACTERIAS Las bacterias, como ya sabemos, son microorganismos unicelulares procariotas. Básicamente constan de membrana y citoplasma, que contiene el nucleoide (material nuclear no envuelto) y ribosomas.
Además, la mayoría de las bacterias cuentan con una pared celular sobre la membrana.
En las imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica pueden diferenciarse una zona clara, que corresponde al material nuclear, y una zona oscura, que es el resto del citoplasma. También se puede apreciar la membrana y la pared celular (en el caso de que la bacteria cuente con ella).
Material nuclear Al conjunto formado por la membrana plasmática y la pared se lo conoce como envoltura.
Por otro lado, hay bacterias que cuentan con estructuras adicionales, como flagelos (pueden no tenerlos, tener uno o tener varios).
A partir de una misma estructura básica, encontramos distintas MORFOLOGÍAS.
Las formas más comunes son la redonda, que corresponde a las bacterias conocidas como cocos, y la cilíndrica de los bacilos. También pueden encontrarse bacterias con forma en espiral, los espirilos, o bacterias con muchas vueltas en espiral, las espiroquetas.
El resto de morfologías son muchos más raras e infrecuentes.
Existen bacterias que son capaces de modificar su forma en función de las condiciones ambientales. A esta propiedad se la conoce como POLIMORFISMO.
1 Microbiología TAMAÑO DE LA BACTERIA Cada especie de bacteria tiene sus características de medida, aunque la mayoría de ellas se encuentra alrededor de la micra (por lo que son más pequeñas que la mayoría de células eucariotas).
Hay algunas que pueden llegar a medir incluso 0.5 mm de largo, aunque no pueden verse sin microscopio por su anchura (que algo pueda verse a simple vista dependerá siempre de su dimensión más pequeña, en este caso la anchura, que de la más grande), por lo que se consideran microorganismos igualmente.
Además, muchas veces las bacterias forman agrupaciones, como por ejemplo, el Streptococcus pneumoniae, un coco que suele agruparse en parejas. Estas agrupaciones tienen gran valor informativo, es decir, resultan muy útiles a la hora de identificar la bacteria.
Muchas bacterias con forma de coco no se separan tras la división: pueden formar cadenas de cocos o bien, cuando se dividen en dos dimensiones, forman planos (grandes masas de cocos). Ocurre lo mismo con los bacilos, que forman filamentos (no forman planos).
PARED CELULAR BACTERIANA Se trata de la estructura más superficial común a todas las células bacterianas. Además, la pared bacteriana tiene una estructura química que no se encuentra en las paredes de otros tipos celulares.
Existen diferencias de composición en la pared que determinan la clasificación en dos tipos de bacterias: las Gram positivas (se tiñen de azul oscuro con la tinción de Gram) y las Gram negativas (se tiñen de rojo con la tinción de Gram).
Las bacterias deben ser capaces de sobrevivir (no todas) en medios líquidos o semilíquidos, con menor presión osmótica que el citoplasma; la tendencia natural es la entrada de líquido a la célula para igualar las presiones osmóticas que, cuando se produce de forma descontrolada, provoca la lisis de la bacteria.
La pared le da rigidez y evita la lisis. Además, también aporta la forma de la bacteria.
La pared de las GRAM POSITIVAS está formada por polisacáridos, que forman lo que se conoce como peptidoglicano o mureína.
La estructura de la pared de las GRAM NEGATIVAS es más compleja, ya que se compone de varias capas: también cuenta con peptidoglicano que forma una capa más delgada que en el caso de las Gram positivas, tiene otra membrana -membrana externa- formada por lipopolisacáridos y 2 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV proteína, y por último, el periplasma, que es el contenido que queda entre la membrana celular y la membrana externa.
pared Gram negativa Al observar una Gram negativa en el microscopio electrónico puede apreciarse esta estructura en capas de su pared.
PARED DE LAS BACTERIAS GRAM POSITIVAS Es el peptidoglicano lo que les da la rigidez. Entre los polisacáridos que lo forman hay moléculas de ácidos teitoicos o lipoteicoicos (cuando incluyen una molécula lipídica).
Los ÁCIDOS TEICOICOS constituyen el componente minoritario de la pared.
Están formados por un azúcar que suele ser el ribitol, de 5C (ácidos ribitolteicoicos) o el glicerol, de 3C (ác. glicerolteitoicos).
Estos azúcares tienen -OH laterales sustituidos por otro azúcar (glucosa) o por un aminoácido (Alanina). Además, forman polímeros uniéndose mediante un fosfato que hace de molécula puente (es debido a este fosfato por lo que son ácidos). La función de los ácidos teicoicos es ser los almacenes de Ca+2 y Mg+2 de la bacteria, que neutralizan la carga negativa de los ácidos. Estos cationes son muy importantes para el correcto funcionamiento de las enzimas.
molécula puente 3 Microbiología Los ÁCIDOS LIPOTEICOICOS tienen un lípido en su extremo.
Como ya sabemos, en el mundo eucariota los aminoácidos que encontramos estás siempre en forma L.
En las bacterias, los aminoácidos que constituyen las proteínas son de tipo L pero las paredes pueden tener aa en forma D (por ejemplo, formando parte de los ácidos teitoicos).
El PEPTIDOGLICANO o MUREÍNA, componente mayoritario de la pared de las Gram positivas, se trata de un polímero de polisacáridos y aminoácidos. Su unidad básica es un disacárido formado por NAcetil murámico y N-acetil glucosamina, que forma una cadena muy larga. De cada residuo de Nacetil murámico cuelga un tetrapéptido formado por cuatro aminoácidos: - Residuo de L-alanina -Residuo de D-glutámico -El 3er residuo varía entre especies pero siempre es dibásico (tiene dos grupos aminos, uno de ellos libre) y en forma L . A veces deriva del meso-diamino pimélico.
-Residuo de D-alanina.
Las cadenas formadas por el disacárido se disponen en paralelo, lo que aporta la rigidez de la pared. El tetrapéptido actúa como puente entre las cadenas, constituyendo una unión covalente: el aa dibásico tiene un amino libre que puede unirse al carboxilo de la D-alanina. También puede ocurrir que haya un péptido que actúe como puente transversal (interbridge) que una el residuo de alanina con el dibásico. Por tanto, puede tratarse de una unión directa o de una unión mediante un puente.
4 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Estos puentes transversales se forman gracias a la enzima transpeptidasa. Muchos antibióticos inhiben la actividad de esta enzima, provocando que las capas paralelas no sean tan rígidas y con ello la lisis de la bacteria (por la diferencia de presión osmótica entre el medio interno y el externo).
La lisozima, una enzima natural con papel antibacteriano, destruye los enlaces entre N-acetil murámico y N-acetil glucosamina.
PARED DE LAS BACTERIAS GRAM NEGATIVAS El peptidoglicano de la pared de las Gram negativas constituye una capa mucho más delgada que en las Gram positivas, aunque básicamente tiene la misma estructura (con un menor número de cadenas/capas). Además, no todos los N-acetil murámicos están unidos a un tetrámero, por lo que tiene menos enlaces. Este peptidoglicano menos consistente es compensado por la existencia de la membrana externa.
Por otro lado, las Gram negativas no tienen ácidos teitoicos.
El peptidoglicano está unido a la membrana externa a través de puentes formados por lipoproteínas, por lo que queda covalentemente unido a esta (los polipéptidos se unen covalentemente al peptidoglicano).
Al espacio que queda entre las dos membranas se lo conoce como PERIPLASMA. Contiene enzimas periplásmicas y cationes -Ca+2, Mg+2. Estas enzimas tienen como función, entre otras, la síntesis de los componentes de la pared, como la mureína. También hay otras enzimas que catabolizan reacciones de catabolismo: las enzimas catabolizan los polímeros para convertirlos en monómeros que puedan atravesar la membrana; por ejemplo, se necesitan fosfatasas para monomerizar los polifosfatos. Por tanto, estas enzimas deben quedar sobre la membrana plasmática.
Por otra parte, la membrana externa tiene proteínas insertadas en la bicapa lipídica, que debe ser fluida para permitir el movimiento de las proteínas. Las principales proteínas de la membrana externa son las porinas. En la imagen anterior se pueden observar estas porinas (de color lila); tres moléculas de porina forman un complejo que constituye un canal, aunque cada porina ya es un canal por sí sola. La medida de exclusión de estas porinas suele ser de 1000 daltons (la mayoría de los nutrientes son hidrofílicos y miden menos de un dalton), las moléculas de tamaño superior no pueden pasar a menos que tenga un canal específico. Por tanto, la membrana externa tiene papel de membrana protectora. A priori, las bacterias Gram negativas son más resistentes que las positivas a desinfectantes y antibióticos.
Las moléculas de lipopolisacárido (LPS) son necesarias para estabilizar la estructura de la membrana externa. Están compuestas por una parte lipídica, localizada hacia el interior de la bacteria, y una parte polisacarídica, situada en el exterior.
5 Microbiología Estructura de los lipopolisacáridos Constan de tres partes: la región (o antígeno) O, el núcleo del llipopolisacárido y el lípido A.
La región O está constituido por una serie de azúcares que se repiten N veces. Es distintivo de cada especie. Esta región tiene carácter antigénico (por eso también es conocida como antígeno O) ya que es reconocida por el sistema inmune e induce una respuesta. Como cada especie tiene una diferente, desencadenan respuestas inmunes distintas (la respuesta es, por tanto, específica).
El núcleo del lipopolisacárido está constituido por azúcares y fosfatos. Puede varias entre las distintas especies. Los cationes Ca+2 y Mg+2 son muy importantes para neutralizar las cargas negativas (de los grupos fosfato) a nivel de la membrana.
El lípido A es la zona que se inserta en la membrana y actúa como endotoxina: tras la infección, el sistema inmune provoca la lisis de la bacteria, haciendo que se libere LPS. El lípido A es reconocido por los fagocitos, que liberan citoquinas; estas citoquinas activan la respuesta inmune. La fiebre y la inflamación, entre otros, son consecuencia del comportamiento del organismo cuando entra en contacto con el lípido A. La fiebre (a nivel moderado) tiene papel protector, ya que la mayoría de las bacterias que nos infectan tienen como tª óptima los 37oC.
SÍNTESIS DE LA PARED BACTERIANA Se trata de un proceso muy complejo.
SÍNTESIS DEL PEPTIDOGLICANO (en Gram positivas y Gram negativas) La síntesis del peptidoglicano comienza en el citoplasma y termina en la propia pared . Esto implica que debe atravesar la membrana plasmática antes de acabar de sintetizarse.
En el citoplasma se sintetiza la unidad básica: N-acetilmurámico + N-acetilglucosamina + pentapétido (cuando se sintetiza, hay otro residuo de Dalanina al final). Esta unidad básica debe atravesar la membrana plasmática para llegar a la pared. El problema es la cantidad de cargas y residuos hidrofóbicos que tiene, que hacen que sea necesario que haya un transportador en la membrana.
Este transportador es una molécula de bactoprenol (de carácter hidrofóbico) que está insertada en la membrana. El bactoprenol realiza un movimiento que permite el paso del peptidoglicano al otro lado de la membrana. Una vez en el exterior, se inserta en el extremo de las cadenas.
6 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV El paso final de maduración se conoce como TRANSPEPTIDACIÓN y consiste en la unión covalente entre el pentapéptido y el péptido de la cadena vecina. Esta reacción es catalizada por una transpeptidasa, que une el residuo dibásico de la última cadena con la penúltima alanina, haciendo que se elimine la última alanina. La transpeptidasa no enlaza con el último residuo porque no puede formar enlaces con el carboxilo terminal, lo que hace es sustituir un enlace covalente por otro (por ello se va la útlima alanina).
Hay bacterias que tienen una CÁPSULA BACTERIANA, de apariencia amorfa y grosor variable, externa a la pared. Esta capa es perfectamente distinguible del medio externo (se ve perfectamente en las imágenes tomadas con microscopía electrónica).
En general tiene gran densidad, pero hay distintas variables de cápsula: cuando es menos densa, es una capa mucosa y cuando es fibrosa se la conoce como glicocálix. Todas las variables tienen la misma función.
En la mayoría de los casos, la cápsula está compuesta por polisacáridos, aunque también puede ser de composición polipeptídica.
La cápsula tienen carácter antigénico; es por lo que, en muchos casos, se habla de antígeno capsular.
Tiene un papel importante en la colonización de la bacteria, ya que su principal función es la adherencia/fijación al sustrato. Es por eso que la cápsula es un factor de virulencia (cuanto mejor se fije la bacteria al sustrato, la cepa será más virulenta). También tiene carácter antifagocitario debido a su grosor, que dificulta que la bacteria sea fagocitada.
FLAGELOS Algunas bacterias poseen uno o varios flagelos (no todas los tienen) que las dotan de movilidad. Se tratan de estructuras complejas. En primer lugar, tienen un CUERPO BASAL parte del cual basal se inserta en la membrana externa; otra parte interacciona con el peptidoglicano y el último tercio se inserta en la membrana interna. Por tanto, este cuerpo basal es tan grande como gruesa es la pared.
La base del flagelo de las bacterias es más compleja que la de los flagelos del resto de células no bacterianas, pero el filamento es más sencillo. El FILAMENTO del flagelo está compuesto por una proteína llamada FLAGELINA, que también tiene carácter antigénico.
El movimiento de las bacterias con flagelo se deben a que la base de éste rota sobre sí misma, impulsando a la bacteria en una dirección. Se trata de un DESPLAZAMIENTO RETROPROPULSIÓN.
MOTOR POR 7 Microbiología Hay distintos TIPOS DE FLAGELACIÓN: - Monopolar: el flagelo está en un extremo (hablamos de extremos ya que los cocos no tienen flagelos). Puede ser a su vez de dos tipos: - Monotrica: un único flagelo.
- Lofotrica: varios flagelos.
- Bipolar: flagelos en los dos extremos.
- Peritrica: flagelos por toda la superficie.
CARACTERÍSTICAS DEL MOVIMIENTO FLAGELAR BACTERIANO El movimiento de rotación del flagelo parte del cuerpo basal, que funciona como un motor. Además, es importante destacar que las bacterias con flagelación peritrica presentan movimientos distintos a las bacterias con flagelación polar y lofotrica Bacterias peritricas: su movimiento hacia delante se debe a una rotación del flagelo en sentido contrario a las agujas del reloj. Esta rotación origina una voltereta que es seguida por otra rotación igual a la anterior, es decir, por una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj tras la cual la bacteria adopta una nueva dirección.
Bacterias polares: en este caso pueden darse dos situaciones diferentes: podemos encontrar flagelos reversibles o flagelos unidireccionales. Los flagelos reversibles cambian el sentido de dirección de la bacteria al cambiar el sentido de giro: si giran en sentido contrario a las agujas del reloj, la bacteria se desplaza hacia la derecha y si giran en el sentido de las agujas del reloj, la bacteria gira a la izquierda. Los flagelos unidireccionales necesitan producir paradas periódicas en las que se lleva a cabo la reorientación flagelar para poder cambiar de dirección. Las bacterias con flagelos unidireccionales se mueven hacia delante y sus flagelos se desplazan a favor de las agujas del reloj.
8 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Hay una serie de estímulos ambientales responsables de la frecuencia en la que se producen los diferentes movimientos antes explicados; es decir, de estos estímulos dependerá si la bacteria pasa más o menos tiempo moviéndose en línea recta o si debe girar y cambiar de sentido.
Quimiotaxis bacteriana Se trata de el hecho de que las bacterias se muevan en función a determinados estímulos. Puede ser de dos tipos: - Positiva: la célula se mueve hacia sustancias beneficiosas para ella, como fuentes de carbono, aminoácidos, … Las bacterias se moverán hacia donde mayor es el agente quimiotáxico.
- Negativa: la bacteria recibe estímulos negativos que la impulsan a moverse en sentido contrario a la procedencia de éstos. Estos estímulos pueden ser ácidos orgánicos, ácidos acéticos, … Los agentes positivos determinan que la bacteria se mueva más tiempo y en línea recta y los agentes negativos provocan que la bacteria cambien de dirección y como consecuencia de este giro se aleje del estímulo.
OTROS APÉNDICES SUPERFICIALES A parte de los flagelos, en la bacteria podemos encontrar otros apéndices superficiales:   Fimbrias o pili: las dos son estructuras equivalentes que se encuentran a lo largo de toda la superficie. Son más largas y finas que los flagelos y más numerosas. Su principal función es la adherencia a los sustratos, por lo que las bacterias que cuentan con ella se caracterizan por su gran capacidad de colonización de mucosas. Se trata, por tanto, de un factor de virulencia muy importante en muchas bacterias patógenas. Se encuentran en bacterias que no tienen cápsulas.
Pili sexual: son estructuras que, aparentemente se parecen mucho a los flagelos. Intervienen en la transmisión horizontal de DNA entre bacterias durante el proceso de conjugación.
MEMBRANA CITOPLASMÁTICA LA membrana citoplasmática de las células procariotas también presenta la estructura de bicapa lipídica, pero sin polisacáridos. La principal diferencia con las membranas de los eucariotas es que la membrana de la bacteria, salvo la de los micoplasmas (bacterias muy pequeñas que carecen de pared celular), tiene menos esteroles. Además, inmersas en la membrana de la bacteria se encuentran una serie proteínas que, para ser funcionales, necesitan un mínimo de fluidez de la membrana. Por ello, las membranas se adaptan mucho a los cambios de temperatura para conservar su fluidez: se mantienen fluidas a 25-37oC. Para mantener la fluidez, emplean el cambio de longitud de los ácidos grasos y el cambio en el grado de saturación de éstos.
Podemos encontrar las siguientes proteínas en las membranas: - Permeasas: se encuentran implicadas en el transporte activo (con gasto de ATP) específicas de sustrato (encontramos permeasas de azúcares, de aminoácidos, etc).
9 Microbiología - Proteínas de la cadena de transporte de electrones, necesarias para la respiración celular (que se produce en la membrana plasmática porque las bacterias carecen de mitocondrias).
- Proteínas encargadas de las biosíntesis de los componentes estructurales de la pared.
RIBOSOMAS Los ribosomas bacterianos son estructuralmente más parecidos a los ribosomas de mitocondrias y a los de cloroplastos que a los ribosomas presentes en el citoplasma de las células eucariotas. Estos ribosomas están altamente relacionados con la sensibilidad a antibióticos inhibidores de la síntesis proteica.
Al igual que los ribosomas de las células eucariotas, los ribosomas bacterianos presentan dos subunidades, una grande y otra pequeña. El conjunto es más pequeño que el ribosoma de las células eucariotas.
GENOMA BACTERIANO Y REGIÓN NUCLEAR Las células procariotas carecen de núcleo pero presentan una pequeña región nuclear, más clara (vista al microscopio electrónico) que el resto del citoplasma, que recibe el nombre de NUCLEOIDE (no recibe el nombre de núcleo ya que carece de envoltura nuclear). Normalmente, el genoma bacteriano presenta un único cromosoma, es decir, una sola molécula de DNA, es este caso de doble cadena.
Según aumenta la complejidad del organismo, mayor es la complejidad de su genoma: en virus y bacterias no encontramos DNA repetitivo, como sí encontramos en organismos superiores. Por otro lado, las bacterias de vida libre cuentan con una mayor número de genes que las parásitas estrictas, que dependen del organismo al que han infectado (desarrollan menos funciones, por lo que necesitan un genoma de menor tamaño).
El cromosoma bacteriano de trata de un cromosoma circular. La bacteria más estudiada, la Escherichia Coli tiene 4000 genes aproximadamente y cuenta con unos espacios intergénicos muy pequeños. Esta bacteria, la E. Coli, tiene un tamaño de 3x1 micra, por lo que, para que pueda albergar al cromosoma antes mencionado (4000 genes), éste debe encontrarse superenrollado. El superenrollamiento se produce gracias a las topoisomerasas. El genoma no se empaqueta de manera uniforme: el empaquetamiento se produce de manera independiente, creándose lo que se conoce como DOMINIOS DE SUPERENROLLAMIENTO. Para que el genoma adquiera esta estructura, es necesaria la presencia de unas proteínas centrales que actúan como anclaje para las diferentes partes del genoma.
10 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Las principales diferencias entre el género procariota y el eucariota son que las células procariotas carecen de histonas y que en organismos procariotas no encontramos intrones.
REPLICACIÓN DEL CROMOSOMA BACTERIANO A lo largo de todo el cromosoma bacteriano encontramos un solo origen del replicación (a diferencia de las células eucariotas en las que encontramos varios). A partir de este origen de replicación, se lleva a cabo una replicación bidireccional en la que un complejo de DNA polimerasa va en una dirección y otro complejo va en otra dirección. En condiciones óptimas se tardan 90 minutos en replicar el cromosoma bacteriano. Al haber dos orígenes de replicación (uno por cada hebra) con dos complejos DNA polimerasa, se tarda menos tiempo en llevar a cabo la replicación y aparecen estructuras intermedias theta.
DIVISIÓN DE LAS BACTERIAS Y REPARTO DE LOS CROMOSOMAS La división de las bacterias y posterior reparto de los cromosomas se trata de un proceso que debe llevarse a cabo de manera simultánea a la división celular.
Como las bacterias carecen de huso mitótico, deben llevar a cabo un mecanismo de separación de cromosomas distintos del de las células eucariotas.
La mayoría de las bacterias presentan división binaria, sincronizada con la replicación del cromosoma y la separación de los cromosomas hacia los polos de la célula. El cromosoma bacteriano se encuentra asociado a la membrana plasmática (en lugar de estar asociado al huso mitótico), así, en el proceso de elongación, los dos cromosomas quedan unidos al punto de la membrana plasmática que corresponderá a las células hijas antes de que se produzca la citocinesis. Después, la citocinesis tiene lugar entre los dos puntos de fijación del cromosoma.
En el bacilo, el aumento de tamaño tiene lugar en una sola dimensión.
11 Microbiología *Hay ciertas bacterias con funciones metabólicas especializadas que sí tienen estructuras membranosas intracelulares pero son la excepción.
MATERIALES BACTERIANOS DE RESERVA La mayoría de bacterias tienen sustancias carbonadas o de fosfato de reserva que se acumulan cuando la bacteria está bien energéticamente, es decir, cuando tiene cubiertas sus necesidades.
El principal problema que tienen las sustancias que se almacenan, es que por sí solas aumentarían la presión osmótica del citoplasma (debido a que había en este una elevada concentración de solutos) y provocarían la entrada de agua en la bacteria. Es por ello por lo que las sustancias de reserva se encuentran en forma de polímeros osmóticamente inertes (es decir, de tamaño suficientemente grande como para que no aumenten la presión osmótica del citoplasma). Los polímeros forman gránulos visibles al microscopio.
Los principales tipos de materiales de reserva bacterianos son los siguientes: - Poli-beta-hidroxibutirato: reserva de C (fuente de energía). Se forman polímeros de ácido hidroxibutírico mediante enlaces éster con el -OH del C2. El hidroxibutírico (4C) se forma a partir de dos moléculas de Acetil-CoA (2C).
GLUCOSA Ácido pirúvico Acetil CoA (2C) hidroxibutiri-CoA (4C) POLI-HIDROXIBUTÍRICO Por tanto, estos polímeros solo se sintetizan cuando hay exceso de glucosa (estas bacterias no acumulan polímeros de glucosa).
Cuando las condiciones son energéticamente desfavorables, las bacterias invierten el proceso hasta Acetil-CoA que entra en el ciclo de Krebs para producir ATP.
- Glucógeno: es la alternativa del poli-hidroxibutirato de muchas bacterias (no acumulan las dos a la vez). Cuando hay exceso de glucosa, estas bacterias la polimerizan en forma de glucógeno, que también es osmóticamente inerte.
- Polifosfato: hay bacterias que acumulan reservas de fosfato, necesario para sintetizar nucleótidos, ATP, etc. No es fuente de energía. Se acumula en gránulos metacromáticos o gránulos de volutina (colorante básico que interacciona con el fosfato, de carácter ácido, provocando un cambio de color conocido como efecto metacromático).
También hay bacterias que acumulan específicamente otros compuestos más complejos.
ENDOSPORAS BACTERIANAS Se trata de otra estructura característica de bacterias (aunque no está en todas las bacterias), sobre todo de las Gram positivas. Las endosporas bacterianas son formas de resistencia que tiene la bacteria que están prácticamente inertes metabólicamente hablando, es decir, su metabolismo está parado (no obtienen energía ni sintetizan macromoléculas). Se forman en el interior de la estructura de las bacterias con capacidad de proliferar.
Las bacterias solo forman las endosporas en condiciones ambientales adversas, como temperaturas elevadas, déficits de nutrientes, sustancias tóxicas del exterior, escasez de agua,... Esto se debe a que son capaces de resistir a las condiciones que han inducido su síntesis ya que son diferentes del resto de esporas producidas por otros organismos. Lo que diferencia principalmente a las endosporas bacterianas de otros tipos de esporas es la resistencia a las altas temperaturas (las hay que son capaces de resistir temperaturas superiores a 100oC durante horas).
12 2º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Este factor de resistencia de las endosporas limita la capacidad de desinfección.
En función de la bacteria que se trate, comenzará a formar la endospora en un punto u otro de sí misma: - Terminal - Subterminal - Central. Normalmente bacilos.
Como ya se ha dicho y como puede verse en las imágenes, se forman en el interior de la estructura bacteriana. Cuando el tamaño de la espora es superior al de la célula vegetativa, ésta se deforma. La capacidad de deformar o no la zona de la bacteria donde se forma la endospora tiene valor identificativo.
El interior de la espora tiene valores muy bajos de agua, lo que hace que se vean brillantes (tienen menos agua que las células que están a su alrededor).
La envoltura de la endospora es muy gruesa y tiene muchas capas. Constituya una barrera que evita la entrada de sustancias (por eso son tan resistentes).
Hay dos factores que influyen en que la endospora bacteriana sea tan resistente a las altas temperaturas: - La cantidad baja de agua que tiene en su interior , ya que pierde agua durante el proceso de formación.
- Acumulación de elevadas concentraciones de ácido dipicolínico: un benzeno con H y dos carboxilos.
Las moléculas de calcio neutralizan las cargas negativas.
FORMACIÓN DE LA ENDOSPORA A grandes rasgos lo que ocurre es que una parte del citoplasma comienza a diferenciarse en forma de endospora que, cuando madura, acaba siendo liberada por la célula vegetativa (se lisa y la espora queda libre en el ambiente).
El proceso es reversible: cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables, la espora se convierte en célula vegetativa mediante el proceso conocido como germinación. Esto implica que la endospora contenga una copia del genoma (un cromosoma).
Una de las copias del cromosoma se polariza hasta un extremo de la bacteria. La membrana se invagina formándose un subcompartimento (como puede verse en la imagen) en cuyo interior queda englobada una copia del genoma.
El "compartimento grande" que corresponde al resto del citoplasma de la bacteria y a su membrana engloba a este nuevo subcompartimento; lo que más adelante será la protoespora queda rodeada por una doble membrana.
13 Microbiología A partir de este momento comienzan a depositarse las sucesivas capas sobre el subcompartimento, que a su vez va perdiendo agua y acumulando el dipicolinato de calcio (la acumulación comienza ya en el estadío 3).
La célula original ya ha perdido su capacidad proliferativa; cuando la endospora finaliza el proceso de maduración, la bacteria se lisa liberando la endospora.
Como ya hemos dicho, esto es un proceso reversible aunque no hay un paralelismo exacto entre esporulación y germinación.
14 ...