Tema 5-7. Estructura i funció de la cèl·lula procariota (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 1º curso
Asignatura Microbiologia
Año del apunte 2013
Páginas 7
Fecha de subida 22/10/2014
Descargas 37
Subido por

Vista previa del texto

Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo ESTRUCTURA I FUNCIÓ DE LA CÈL·LULA PROCARIOTA Cèl·lules procariotes  en general, cèl·lules més petites que existeixen.
La relació entre superfície/volum és més gran en les cèl·lules petites. Això ens indica que aquestes tenen més superfície d’intercanvi.
1. ESQUEMA D’UNA CÈL·LULA PROCARIOTA Citoplasma: matriu densa, viscosa i d’aspecte granular amb tota la maquinaria de síntesi proteica (presenta un 30-70% del pes sec). Trobem: ribosomes, inclusions diverses i regió no limitada físicament anomenada nucleoide.
La pressió interna del citoplasma és molt elevada, al voltant de 2atm a causa dels soluts que conté. S’evita la lisis gràcies a la paret cel·lular (dóna forma i rigidesa).
Regió nuclear o nucleoide: hi ha l’informació genètica i es produeix la transcripció.
Ribososomes 70S Subunitat petita: 30S (rRNA 16S i 21 proteïnes ribosómics) Subunitat gran: 50S (rRNA 23S i 30 proteïnes ribosómics) Normalment en troben organitzats formant poliribosomes (o polisomes). Units als RNAm i alhora traduint.
Genoma procariota Organismes haploides, normalment amb 1 únic cromosoma. Sempre tenen elements genètics no cromosòmics, els plasmidis.
1 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo 2. MEMBRANA CEL·LULAR Estructura molt important, ja que delimita la cèl·lula amb l’exterior. La part interna d’aquesta membrana hi hauran tot els processos genètics.
Esta constituïda per una bicapa de fosfolípids amb moltes proteïnes transmembranal (representen el 70% de la massa de la mbr). No hi ha esterols, però a la majoria de bacteris hi ha hopanoides (estructures planals que regulen la fluïdesa i afavoreixen estabilització).
Funcions  Obtenció d’energia: lloc on es genera i s’usa la força motriu dels protons.
 Ancoratge de proteïnes: comunicació amb l’entorn, intervenen en transport, bioenergètica i tactisme.
 Barrera de permeabilitat: selectiva al pas de algunes substancies. Han de estar associat mecanismes de transport i de secreció.
No pot mantenir la integritat de la cèl·lula (ja que hi ha sobrepressió de 2atm).
Mbra de archaea Mbr evolutivament diferent a la dels bacteris i eucariotes. Formada per enllaços èter entre glicerol i les cadenes laterals hidrofòbiques. Estan composades per isoprens (en comptes d’aa) i per lípids: - Dièter de glicerol: cadena de 20C  fitalin - Tetraeter de glicerol: cadena de 40C.
La majoria d’archaea tenen bicapa, però cert archaea tenen monocapes lipídiques formades pels fitalins (units en cadenes covalents). Això ha evolucionat a organismes que es troben a elevades temperatures (hipertermòfils).
3. SISTEMES DE TRANSPORT Difusió simple o facilitada: poques molècules entren per aquest mecanisme.
Mecanismes de transport actiu: requereixen energia.
- Transport simple  una permeasa realitza transports simport, antiport o uniport, a partir de l’energia obtinguda de la força motriu de protons.
- Translocació de grup – Sistema de la fosfotransferasa  conté moltes proteïnes que transfereixen un grup fosfat a traves de cadena de transport de fosfat des de fosfoenolpiruvat fins al substrat. De manera que aquest entra a la cèl·lula amb la seva forma fosforilada.
- Transport ABC (ATP-Binding-Cassette) consta de tres components: o Proteïna d’unió a substrat o Permeasa específica o ATPasa L’energia l’aporta la síntesi d’ATP. El transport funciona amb el reconeixement del substrat per la proteïna. El dirigeix cap a la permeasa; aquest contacte provoca un canvi de la morfologia de l’ATP de forma que s’hidrolitza.
2 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo 3.1. SISTEMES DE SECRECIÓ Es produeix a través de translocases, unes de les més importants constitueixen el sistema Sec.
Aquest actua tant per exportar proteïnes com para adherir-les a la mbr.
Sistema de secreció tipus III: cal energia (hidròlisi d’ATP). Per fora de la mbr el complex té forma d’agulla. Aquest sistema de secreció és el que utilitzen patògens per injectar els factor de virulència;en tant que la proteïna secretada es transloca a la cèl·lula hoste directament.
Sistemes de secreció tipus IV/V: s’utilitzen per la conjugació bacteriana, és a dir la injecció del DNA d’una cèl·lula bacteriana a un altre.
4. PARETS BACTERIANES Responsables de mantenir la integritat de la cèl·lula.
Totes haurien de tenir paret, però si es troben en un medi natural amb la mateixa concentració del medi que la seva interior (soluts equivalents), no la necessiten. Ex: paràsits Grampositiu (blau de metilè): membrana gruixuda formada per: - Moltes capes de peptidoglicans  polisacàrid format per estructures repetitives de NacGlucamina i N-acMuramic i aa (L-alanina, D-alanina, D-glutamic i lisina/DAP): constitueixen el tetrapeptid glicà. El nombre d’enllaços que formen les diferents capes són diversos. El 80-90% d’aa estan unitats transversalment, de forma que les capes siguin molt rígides.
L’enllaç β(14) es troba en abundància, si aquest es trenca es pot desintegrar la paret. Ex: lisoenzim - Àcid teïcoic: es queden a nivell de peptidoglicà. Contenen glicerolfosfat i ribitolfosfat units a esters fosfat. Queden carregats negativament.
- Àcid lipoteïcoic: àcid teïcoic unit a lípids de mbr. És molt llarg, forma part de tota la paret i arriba a la membrana cel·lular.
Aquests àcids i proteïnes que formes aquest tipus de bacteris estimulen una resposta immune en el nostres organismes (antige-antocós).
Gramnegatiu (safranina): membrana molt densa, formada per: - Membrana externa: o Fosfolípids.
o Component lipopolisacàrid (LPS):  Part lipídica – Lípid A: endotoxina amb capacitat de provocar reacció tòxiques extremes.
 Regió central/core: formada per sucres.
 Part externa – d’antigen O: repeticions de seq. amb gran variabilitat.
o Porines (canals proteics): amb funció de deixar penetrar per la membrana externa algunes substàncies (hidrofíliques i amb baix pes molecular).
- Periplama (espai periplasmàtic): conté algunes poques capes de peptidoglicans. Així com, és on es troben les proteïnes d’unió de substrat o periplasmàtiques.
Aquesta membrana serà més difícil de traspassar, en tant que la membrana externa és una barrera externa.
3 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo Alguns bacteris tenen una envolta proteica, anomena capa S. Poden estar tan en grampositiu com a gram negatius.
Estructures molt simètriques que semblen moltes vegades rusc d’abelles.
Funcions: filtre selectiu per molècules de baix pes molecular, així com retenir proteïnes a prop de la superfície cel·lular.
4.1. PARETS D’ARCHAEA Diferents tipus de paret, però la majoria tenen capes S (fent funció de paret).
Certs halòfils extrems tenen paret específiques composades per sofres (sobretot sulfats).
Pseudomureïna (alguns metanogènics): formats per pseudomureïnes i N-acGlucamina i Nacetillalosaminurònic. tenen enllaços B(13), de forma que no afectarà el lisonzim.
4.2. GLICOCÀLIX Glicocàlix  exopolímers de composició química diversa que les cèl secreten al exterior.
Càpsula: es compacte, gruixut, deixa passar petites molècules i es pot visualitzar.
Capes mucoses: material fàcilment deformable, no exclourà petites partícules i que costen d’observar.
Per veure-la s’ha de fer una tinció negativa (no hi ha forma de tenyir-la, s’ha de tenyir tot excepte ella).
La majoria de procariotes, la càpsula els hi dona un ambient aquos, suficient per resistir ambients secs.
Si un organismes és patògens, l’hoste detecta la càpsula. El sistema immune fa anticossos contra la càpsula. Una estratègia del bacteri enfront aquest sistema es eliminar de la càpsula.
D’altra banda, hi ha organismes que són patògens amb càpsula i no ho són sense.
5. INCLUSIONS DE RESERVA I FUNCIONALS Les inclusions reflecteixen el tipus de vida de l’organisme, l’hàbitat en el que viuen, etc. Quan els microorganismes tenen molt nutrient en el medi, acumularan aquests en forma de: - Glicogen, - Polihidroxialcanoats (PHA): molècules amb consistència de plàstic que reserven carboni. Poden ser útils per fabricat coses plàstiques (Ex: bosses de plàstic).
- Polifosfats (volutina): cúmul de fosfat inorgànic en forma de grànuls.
- Magnetosomes: inclusions de magnetita que els hi servirà per orientar-se en els camps magnètics terrestres (magnetotaxis). Propi de µorganismes marins i mòbils per flagels.
o Funcions: guiar bacteris a nivells baixos d’O2 i precipitar Fe3+ en forma de Fe3O4 - Grànuls de sofre: inclusions internes o externes de sofre elemental (S0), el qual faran servir per arribar a sulfat i obtenir energia. Es formen al periplasma.
- Vesícules de gas: microorganismes fototròpics els tenen per poder flotar de forma regulada (es situen on volen a la columna d’aigua). Mbr formada per proteïnes.
Impermeable a l’aigua i els soluts però permeable al gas.
Per tant, les inclusions actuen com a reserva d’energia o de dipòsits de precursos de macromolècules.
4 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo 6. APÈNDIX 6.1. FLAGELS Estructures semirígides, llargues i fines que es troben lliures per un extrem i unides a la cèl·lula per l’altre. Estan contínuament girant (sentit agulles del rellotge o sentit contrari); la velocitat de gir depèn de l’E de la cèl·lula, i canvi de sentir esta determinat per una freqüència aleatòria.
En tenen 1 o uns quant per cèl·lula, i actuen d’antígens.
Segons la disposició dels flagels distingim: polar (als extrems) o perítric (surten de la part llarga, a varis llocs de la superfície cel·lular).
A nivell de membrana hi ha una estructura d’anell que serveixen per sostenir i tenen unes proteïnes motores (envolten anell) que són les responsables d’obtenir energia perquè el flagel giri i s’anomenen proteïnes Mot.
Hi ha unes altres proteïnes que actuen de conmutació (canvi de gir), s’anomenen proteïnes Fli.
Les proteïnes que formen els filaments s’anomenen flagelines.
Els flagels serveixen per desplaçar-se, moure’s els hi serveix per desplaçar-se i dirigir-se als ambient òptim pel seu creixement, segons les senyals que reben per quimiotaxis (tacticisme).
Els tipus de moviment són: - No mobilitat (brownià) - Flagel·lar: o En medi líquid: polar, perítric o En medi sòlid: eixam, sense eixam - No flagel·lar: lliscants, helicoïdals o altres no característics.
Mai es mouen en lineal recta, solen oscil·lar, fan trajectòries aleatòries, etc.
6.2. FÍMBRIES D’ADHERÈNCIES Estructures proteiques filamentoses, fines i curtes. Formades per proteïnes que es prolonguen des de la superfície cel·lular. Poden tenir fins a 1000 per cèl·lules.
Funcions: serveixen per adherir-se a les superfície i començar la colonització.
6.3. PILIS (Pilus) Estructures semblants a les fímbries, però més llargues i les cèl·lules presenten 1 o pocs.
Funcions: d’adhesió i intervenció en la conjugació (facilita intercanvi genètic).
Els Pilus es troben en gram-negatius únicament, i en archaea no es sap del cert.
Alguns presenten mobilitat per espasmes (pilis tipus IV): mitjançant extensió i retracció del pilis 7. ENDÒSPORES Formes de vida més resistents a tot tipus de d’agents físics i químics. Quan un bacteris detecta una carència de determinats aa, comencen a diferenciar endòspores (esporulació).
El període de diferenciació de síntesi i alliberació de l’endòspora, pot ser de 8h.
Les endòspores es poden visualitzar amb verd de malaquita (s’uneix als components típic: àcid picolnat càlcic) o per contrast.
5 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo Les endòspores es troben al medi fins que es detecta que les condicions tornen a ser favorables. Aleshores les endòspores germinen en forma de la cèl·lula que l’havia generat.
Són formes de resistència a condicions ambientals dures com: - Radiacions - A productes químics com el peròxid d’H - Resistents al lisozim - Al calor, fins i tot als 150ºC.
La seva activitat metabòlica és pràcticament nul·la. Des de aquest punt de vista són estructures en repòs, però preparades per germinar: 1. Activació: en les condicions adients (concentracions adequades de nutrients) 2. Germinació: pèrdua refringència, augment capacitat de tinció, pèrdua resistència al calor i compostos químics.
3. Creixement: inflació cèl·lula degut a acumulació d’H2O, síntesi RNA, proteïnes i DNA.
Estructura *Exosporium: només algunes Components típics de les endòspores: àcid dipicoliníc s’uneix a Ca2+ i forma dipicolinat càlcic, el qual protegeix el DNA del trencament i permeten una fàcil deshidratació. També hi ha unes típiques proteïnes àcid-solubles (SASP) que estan unides als cromosomes i el protegeixen contra la radiació, el calor sec i la desecació.
Serveixen com a primera font de carboni per la germinació.
Poden arribar a viure uns 7000anys (trobades en tombes egípcies). Endòspores de centenar de milers d’anys s’han pogut reviure si no havien estan exposades a radiacions.
També s’han aconseguit reviure endòspores de 25-40milions d’anys obtinguda del tracte d’una abella conservada en ambre, en tant que estaven ven protegides.
A més, també s’han aconseguit reviure endòspores bacterianes de 250ma, obtinguda d’uns sediment salins del Permian Salado (EEUU).
6 Grau Microbiologia – Microbiologia T-5-7 Gloria Hidalgo Ex. d’organismes productors d’endòspores: Bacillus (antrax) i Clostridium (causa tetànus).
7 ...