Morfología y estructura de procariotas: membrana citoplasmática, UCAM

Morfología y estructura de procariotas

UCAM Tema 2 Morfología y estructura de procariotas Microbiología Nombre del profesor Grado en Podología 2021-2022UCAM

Índice de contenidos

ÍNDICE CONTENIDOS 2UCAM

Procariotas: Bacterias y cianobacterias

Procariotas "Núcleo primitivo" : Bacterias y cianobacterias Capaces de sobrevivir y proliferar en ambientes hostiles

Morfología de procariotas

Morfologia: 1. Bacterias gram positivas 2. Bacterias gram negativas 3. Formas Bacteria esférica: Cocos Disposición en cadena (Streptococos, Enterococos) Disposición en racimo (Staphylococos) Bacteria en forma de bastoncillo: Bacilos Forma helicoidal: Espirilos Bacterias con filamentos ramificados (ej Nocardia) 3Procariotas UCAM

Características de eucariotas y procariotas

TABLA 3-1, Principales características de los eucariotas y los procariotas

Características	Eucariotas	Procariotas
Principales grupos	Algas, hongos, protozoos, plantas, animales	Bacterias
Tamaño (aproximado)	>5 um	0,5 3 um
Estructuras del núcleo	Núcleo	Membrana nuclear clásica	Sin membrana nuclear
Cromosomas	Cadenas de ADN. Genoma diploide	ADN único y circular. Genoma haploide
Estructuras del citoplasma	Mitocondrias	Presentes	Ausentes
Aparato de Golgi	Presente	Ausente
Retículo endoplasmico	Presente	Ausente
Ribosomas (coeficiente de sedimentación)	80S (605 + 405)	705 (50S +30S)
Membrana citoplásmica	Contiene esteroles	No contiene esteroles
Pared celular	Presente en los hongos; ausente en los demás eucariotas	Es una estructura compleja formada por proteínas, lípidos y peptidoglucanos
Reproducción	Sexual y asexual	Asexual (fisión binaria)
Movimiento	Flagelos con complejos, si existen	Flagelos simples, si existen
Respiración	Via mitocondrial	A través de la membrana citoplásmica

Modificado de Holt S. En: Slots |, Taubman M, eds .: Contemporary oral microbiology and immunology, St Louis, 1992, Mosby,Procariotas UCAM

Estructura de procariotas

Procariota Pared celular r Cromosoma único, circular y muy enrollado Peptidoglucano XXXX 0 0 e 5 Flagelo XXX XXXX Citoplasma rico en ribosomas 70S Plásmido Membrana celular (zona donde ocurre la respiración celular) 5Gram + y Gram - UCAM

Gram positivas y Gram negativas

Porinas Lipopolisacárico Fosfolípidos de la membrana externa Membrana externa Lipoproteína de Braun Proteínas periplasmicas Espacio periplasmico Membrana interna Peptidoglicano Fosfolípidos de la membrana interna Proteínas de la membrana interna Peptidoglicano Ácidos teicoicos Proteínas periplasmicas Ácidos lipoteicoicos Membrana interna SSSSS5 Fosfolípidos de la membrana interna Proteínas de la membrana interna 6UCAM

Estructuras internas: Gram positivas y Gram negativas

1. CITOPLASMA
2. MEMBRANA CITOPLASMATICA
3. PEPTIDOGLICANO (DISTINTO ENTRE GRAM POSITIVAS Y GRAM NEGATIVAS)
4. MEMBRANA EXTERNA (SOLO GRAM NEGATIVAS) 7Citoplasma.Estructura y Funciones UCAM

Citoplasma: Estructura y funciones

Es un hidrogel con 85% de agua y un conjunto de moléculas y estructuras. Las más destacadas son:

Contenido del citoplasma

Contiene: · Inclusiones de reserva, orgánicas e inorgánicas · Compuestos solubles, aa, azúcares, vitaminas · ADN cromosómico, ARNm, Ribosomas, Proteínas, Metabolitos

Cromosoma bacteriano

• Cromosoma bacteriano: Una sola molécula, circular de doble cadena, que no está contenida en el núcleo al no tener membrana nuclear. (Nucleoide) 8Citoplasma.Estructura y Funciones UCAM

Plásmidos

• Plásmidos: ✓ Moléculas extracromosómicas de ADN, mas cortas, que se replican automáticamente ✓ Proporcionar ventajas a las bacterias. ✓ Pueden llevar genes transferibles ✓ Suelen encontrarse en las bacterias gram negativas 9Citoplasma.Estructura y Funciones UCAM

Ribosomas bacterianos

• Ribosomas bacterianos: • Constan de 2 subunidades, 30S y 50S, que forman una 70S • En ellos se sintetizan las proteínas • Objetivo de los fármacos antibacterianos • De mucho interés ARN 16S:El ARN ribosómico (ARNr) 16S es la macromolécula más ampliamente utilizada en estudios de filogenia y taxonomía bacterianas. • El citoplasma es la sede del metabolismo de las bacterias porque en él tienen lugar todas la reacciones biosintéticas y degradativas precisas para el crecimiento y actividad de la bacteria, incluida la síntesis de sus proteínas propias. 10Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Membrana citoplasmática: Estructura y funciones

Características de la membrana citoplasmática

Características: Estructura vital, lipídica de doble capa (bicapa de fosfolípidos en la que se incluyen diversas proteínas) Rodea el citoplasma bacteriano Semejante a eucariotas, sin esteroles, con proteínas embebidas y periféricas Está cargada, con separación de protones y de iones OH Cara interna tapizada de filamentos de actina que participan en la forma bacteriana y el lugar de formación del tabique en la división celular Se anclan estructuras como fimbrias, flagelos y pilis. Es la diana de acción de antibióticos bactericidas que la desorganizan - Ácidos grasos Región hidrofílica C Región hidrofóbica H2O Glicerol Fosfato .Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Funciones de la membrana citoplasmática

Funciones 1. Barrera de permeabilidad selectiva 2. Transporte y producción de energía, biosíntesis de ATP al contener las proteínas y otros componentes de la respiración celular y fosforilación oxidativa 3. Contiene proteínas de transporte (captación de metabolitos y liberación de otros), bomba de iones para mantener el potencial de la membrana y enzimas 4. Biosintéticas: pared y glicocáliz 5. Biodegradables: producción de exoenzimas Ácidos grasos Región hidrofílica Región hidrofóbica H2O Glicerol Fosfato 12Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Componentes de la membrana citoplasmática

Proteína transmembranosa Proteina periférica Proteína integral Bicapa lípida Colesterol Fosfolípidos Glucolípido Proteína periférica Glucocálix Glucoproteínas 13Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Estructura de la membrana citoplasmática

Exterior Fosfolípidos Grupos hidrofílicos Grupos hidrofólicos Interior Molécula de fosfolípido Proteínas integrales de membranaMembrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Barrera de permeabilidad y anclaje de proteínas

# Barrera de permeabilidad - Evita pérdidas y funciona como puerta de entrada y salida de nutrientes Anclaje de proteínas - Lugar de situación de muchas proteínas implicadas en transporte, bioenergética y quimiotaxis + X + 1 + 1 OH™ + H+++++++++ Conservación de energía - Sitio de generación y uso de la fuerza motriz de protones Más que una simple barrera. ✓ Barrera de permeabilidad, evita pérdida de componentes y la entrada de sustancias Anclaje de proteínas, como enzimas que catalizan reacciones bioenergéticas o transportadoras de sustancias. Conservación de energía, se conoce como fuerza motriz de protones, responsable del mantenimiento de funciones celulares que requieren energía, como el transporte, movilidad y la biosíntesis de ATP 16UCAM

Funciones de la membrana citoplasmática

Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones

Barrera de permeabilidad selectiva

1 .- Barrera de permeabilidad selectiva: La membrana lipídica que recubre las células es impermeable a las moléculas cargadas y a los iones, mientras que es permeable a los compuestos orgánicos y moléculas neutras. Por ello es una barrera de permeabilidad que restringe el paso de los nutrientes al interior de la célula, y el de compuestos intracelulares al exterior. La entrada de compuestos polares a través de la membrana lipídica se consigue de varias maneras: 17Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Sistemas de transporte de nutrientes

• SISTEMAS DE TRANSPORTES DE NUTRIENTES 1. Transporte pasivo inespecífico (= difusión simple): La difusión simple se produce por el paso de estas sustancias a través de poros inespecíficos de la membrana citoplásmica.(Gradiente de concentración) 2. Transporte pasivo específico (= difusión facilitada): Es un proceso que permite el paso de compuestos por difusión a través de transportadores estereoespecíficos (permeasas) y sobre la base de un gradiente de concentración (en la dirección termodinámicamente favorable). 3. Transporte activo: Consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración, lo que requiere un gasto energético. En la mayor parte de los casos este transporte activo (que supone un trabajo osmótico) se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis o por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana (F1F.) 18Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Tipos de transporte activo

• SISTEMAS DE TRANSPORTE DE NUTRIENTES Tipos de transporte activo: Transporte activo ligado a simporte de protones Transporte activo ligado a simporte de iones Na+ > Transporte acoplado a translocación de grupos (con modificación previa de la sustancia) 19UCAM

Membranas y paredes celulares: Sistemas de transporte

Membranas y paredes celulares Sistemas de transporte de la membrana citoplasmática Simple transport Out In O + H+ H+ Transported substance Group translocation P R-P 1 2 C The ABC system 3 O ATP->ADP + P 20Membrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Permeasas en el transporte activo

• SISTEMAS DE TRANSPORTE DE NUTRIENTES Tipos de transporte activo: ➢ Transporte asociado a permeasas Las permeasas son proteínas embebidas en la membrana citoplasmática Trasladan compuestos a través de ella sin que éstos sufran ninguna modificación química. Tipos de estas proteínas: Uniportadoras, que trasladan una sustancia de un lado a otro de la membrana Simportadoras, que transportan dos compuestos en la misma dirección Antiportadoras, que trasladan una sustancia en un sentido y otra en el opuesto. Estas proteínas son unas veces muy específicas y están especializadas en transportar un solo tipo de molécula Otras pueden hacerlo con compuestos relacionados estructuralmente y casi nunca lo harán con aquéllos, claramente diferentes. Las permeasas son capaces de efectuar el transporte de sustancias sin y con consumo de energía 21UCAM

Mecanismos de transporte de la membrana citoplasmática

Membranas y paredes celulares Mecanismos de transporte de la membrana citoplasmática Out O O In Uniporter Antiporter SymporterMembrana Citoplasmática. Estructura y Funciones UCAM

Transporte activo sensible a choque osmótico (Sistema ABC)

• SISTEMAS DE TRANSPORTE DE NUTRIENTES Tipos de transporte activo: > Transporte activo sensible a choque osmótico (Sistema ABC, en el que participan proteínas transmembrana y periplásmicas). Se trata de sistemas de varios componentes, en los que existen proteínas periplasmicas que captan el sustrato con gran afinidad, y lo llevan hasta unas proteínas de membrana (permeasas), las cuales acoplan el paso de dicho sustrato hasta el citoplasma (sin alteralo químicamente) con la hidrólisis de ATP. Este tipo de sistemas está muy extendido, dentro de las Gram-negativas, entre las Enterobacterias. Proteína peri- plasmica de unión Sustrato transportado periplasma afuera M MWWW Proteína transportadora de membrana O Proteína ABC 0 C Proteína de hidrólisis de ATP adentro ATP ADP+P. 23