Cap. 2 Estructura de procariotas

Cap. 2 Estructura de procariotas

La célula procariota es más simple que la eucariota excepto en la envoltura celular.

Nucleoide

Almacena su ADN aquí. Es una molécula circular única y continua.

Las células procariotas carecen de plástidos autónomos, como las mitocondrias y cloroplastos; las enzimas de transporte de electrones se localizan en la membrana citoplásmica

Envoltura celular

Las células procariotas están rodeadas por una envoltura compleja en capas que difiere en composición entre los principales grupos.

Membrana celular

Es una “unidad de membrana” típica compuesta por fosfolípidos y proteínas. Las proteínas constituyen casi 70% de la masa de la membrana, la cual  tiene ausencia de esteroles excepto micoplasmas que incorporan el colesterol, en sus membranas.

Las principales funciones de la membrana citoplásmica son:

1) Permeabilidad selectiva y transporte de solutos

2) Transporte de electrones y fosforilación oxidativa en especies aerobias

3) Ex-concreción de exoenzimas hidrolíticas

4) Transporte de enzimas y moléculas que participan en la biosíntesis de DNA, polímeros de la pared celular y lípidos de la membrana,

5) Portar receptores y otras proteínas quimiotácticas y otros sistemas sensoriales de transducción

Permeabilidad de transporte

Difusión, no utiliza la energía y funciona sólo cuando el soluto se encuentra en concentraciones más elevadas fuera de la célula.

-Simple: Entran muy pocos nutrientes

-Facilitada: Poco común y es selectiva y los conductos de proteínas son comunes en procariotas. Solo el glicerol usa este medio.

Transporte activo

-Transporte acoplado a iones: (Simple, Paralelo o antiparalelo) muy común en aerobios.

-Transporte ABC: Usa ATP. En bacterias Gram (-) utiliza proteínas de unión específicas del espacio periplasmático, usando la hidrólisis del ATP.

-Translocación de grupo: (mecanismo vectorial) Sistema de fosfotransferasas, que usan quimiotaxis y represión catabólica.

-Procesos especiales de transporte (El hierro es un nutriente esencial para la proliferación de bacterias)

Al carecer de transferrina y lactoferrina lo transportan en sideróforos (Acido hidroxamico) formando el complejo Hierro-Hidroxamato.

La membrana bacteriana es análoga de la membrana mitocondrial.

Excreción de exoenzimas hidrolíticas y patogenia de proteínas

6 vías: sistemas de secreción tipos I, II, III, IV, V, VI.

I y IV (Gram + y -) II, III, V, VI (solo Gram -), siguen secuencias de señales.

Vía Tat también desplaza proteínas.

-Las proteínas secretadas por el sistema tipo II se transportan a través de la OM por un complejo multiproteínico.

-Las proteínas secretadas por los sistemas tipo V se auto transportan a través de la membrana externa en virtud de una secuencia carboxilo terminal, que es eliminada por medios enzimáticos hasta la liberación de la proteína desde la membrana externa.

-La secreción de tipo I requiere de tres proteínas secretoras: un casete de unión a ATP en la membrana interna (transportador ABC), que proporciona energía para la secreción de proteínas; una proteína de membrana externa y una proteína de difusión de membrana.

La vía de secreción de tipo III es un sistema dependiente del contacto.

La vía de tipo IV secreta toxinas polipeptídicas (dirigidas contra células eucariotas) o complejos de proteína-DNA ya sea entre dos células bacterianas o entre una célula bacteriana y una célula eucariota.

Las enzimas de biosíntesis de fosfolípidos se encuentran en la membrana. Y tienen sistemas quimiotácticos.

Pared celular

Presión osmótica interna de 5-20 ATM. La pared celular bacteriana debe su resistencia a una capa compuesta de diversas sustancias conocidas como mureína, mucopéptidos o peptidoglucanos.

La mayor parte de las bacterias se clasifican como grampositivas o gramnegativas con base en su respuesta al procedimiento de tinción de Gram. Además de brindar protección osmótica, la pared celular desempeña una función esencial en la división celular.

Los lipopolisacáridos de las paredes celulares de bacterias gramnegativas son causantes de la actividad endotóxica inespecífica de las bacterias gramnegativas.

El peptidoglucano es un polímero con tres partes: una estructura básica, compuesta de moléculas alternadas de    N-acetilglucosamina y de ácido N-acetilmurámico y un grupo de enlaces peptídicos cruzados.

La estructura básicamente es la misma en todas las bacterias.

La mayor parte de las bacterias gramnegativas tienen ácido diaminopimélico u otro aminoácido en dicha posición.

El ácido diaminopimélico es un elemento singular en las paredes celulares bacterianas; precursor inmediato de la glicina en la biosíntesis bacteriana de dicho aminoácido.

En una bacteria grampositiva hay hasta 40 hojas de peptidoglucanos, lo que constituye hasta 50% del material de la pared celular; en las bacterias gramnegativas parece haber sólo una o dos hojas, lo que constituye 5 a 10% del material de la pared.

Paredes celulares Gram +

La mayor parte de las paredes celulares de las bacterias grampositivas contienen cantidades considerables de ácidos teicoico (abarca la totalidad de la pared, contiene glicerofosfato lo que le da carga negativa) y teicurónico (Cuando no hay fosfatos disponibles).

-Ácido teicoico de la pared (WTA) que tienen unión covalente con los peptidoglucanos.

-Ácido teicoico de la membrana (LTA) con unión covalente a los glucolípidos de membrana. (Lipoteicoicos)

No todas tienen esto, pero la mayoría tienen D-alanina y otros azucares.

Ácidos teicoicos constituyen la principal superficie de los antígenos de aquellas especies Gram +

Polisacaridos (Carbohidratos neutros como Manosa o glucosamina)

Paredes celulares Gram –

Contienen tres componentes que se encuentran fuera de la capa de peptidoglucanos: lipoproteínas, membrana externa y lipopolisacáridos.

-Membrana externa: Es una estructura con bicapa cuya hoja interna tiene una composición similar a la de la membrana celular, en tanto que la hoja externa contiene constituyentes diferentes, lipopolisacáridos. Posee conductos especiales, formados por proteínas denominadas porinas, que permiten la difusión pasiva de compuestos hidrofílicos de bajo peso molecular como azúcares, aminoácidos y ciertos iones.

Le da resistencia a antibióticos. Las porinas OmpC, D y F y por Phoe de E. Coli y de Salmonella Typhimurium son trimericas que penetran ambas capas de la membrana. También los LamB y Tsx son como porinas.

La proteína OmpA es una proteína abundante en la membrana externa. Participa en la fijación de la membrana externa a la capa de peptidoglucanos.

Lipopolisacaridos (LPS)

Los LPS de las paredes celulares de bacterias gramnegativas consisten en un glucolípido complejo, denominado lípido A. Las unidades de repetición se conocen como antígeno O. Los LPS que son extremadamente tóxicos para los animales se denominan endotoxinas de bacterias gramnegativas porque se liberan sólo cuando las células sufren lisis. La toxicidad se relaciona con el Lipido A.

Los Lipooligosacaridos (LOS) son un factor importante de virulencia. Algunos poseen residuos de N-acetillactosamina.

Lipoproteinas.

Las moléculas poco comunes de lipoproteínas unen la membrana externa con las capas de peptidoglucanos. Su función es estabilizar la membrana externa y fijarla a la capa de peptidoglucano.

Espacio periplasmico.

Conocido como el espacio entre membranas.

Pared celular de acidorresistentes

Tienen grandes cantidades de ceras (acidos micólicos)  La pared celular está compuesta de peptidoglucanos y una bicapa lipídica asimétrica externa; la hoja interna contiene ácidos micólicos unidos a arabinoglucanos y la hoja externa contiene otros lípidos extraíbles. La estructura hidrófoba confiere a estas bacterias resistencia a muchos compuestos químicos como detergentes y ácidos fuertes.

Pared celular de arqueobacterias

Son de seudomureína (Seudopeptidoglucano) y son Gram +

Capas superficiales cristalinas

Muchas bacterias tienen una capa de proteínas o glucoproteínas de un solo tipo (Capa S) y les da resistencia a enzimas proteolíticas y a los agentes desnaturalizadores de proteínas.

Enzimas que atacan la pared celular

Gram +: Lisozimas

Autolisinas: Desdoblan peptidoglucanos (muranidasas, glucosaminidasas en repetidas asas y carboxipeptidasas) provocando una disolución de la célula.

Crecimiento de la pared celular

...