Cilios y flagelos (9+ 2) Flagelos (s/9+2) Órganos de locomoción Presente Ausente Sistema de Endomebranas Presentes Ausentes Nucléolos De celulosa (vegetales) De mureína Pared celular 80S (60S + 40S) 70S (50S + 30S) Ribosoma en células vegetales (con ribosomas 70S) Cloroplasto Presentes (con ribosomas 70S) Ausente. Los procesos bioquímicos equivalentes tienen lugar en la membrana citoplasmática Mitocondria Mitosis o Meiosis Fisión binaria División celular Múltiples Único Cromosomas con histonas Desnudo y circular ADN Presente Ausente Membrana nuclear Eucariontes Procariontes Característica
Clasificación Organismos Vivos
La Teoría de la Evolución y la Teoría Celular nos proveen las bases para comprender la interrelación entre los seres vivos
Sistema de Clasificación Jerárquica de Whittaker (1969) distribuyendo a los seres vivos en cinco reinos:
Moneras
Protistas
Hongos
Plantas
Animales
Clasificación Organismos Vivos
Carl Woese (1980) construye un árbol filogenético a partir de los estudios del ARNr (ácido ribonucléico ribosómico)
Se basa en el estudio de las diferencias en las secuencias de ARNr comunes a todos los seres vivos
De este tronco común surgirían en la evolución tres modelos de células y una clasificación en 3 dominios:
Bacteria
Archae
Eucarya
Analizó las secuencia del rRNA 16S, descubriendo un dominio entero de vida, las Archeas y sus resultados condujeron a una clasificación en tres dominios
Clasificación Organismos Vivos
En 1980 se vio la necesidad de modificar la clasificación de los 5 reinos agregando un sexto que corresponde a las Arqueobacterias
Los tres grandes dominios de la vida
Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios
El termino "dominio" refiere a un nuevo taxón filogenético que incluye tres líneas primarias:
Archaea, Bacteria y Eucarya ; y en línea descendente siguen seis Reinos: I-Moneras, II-Arqueobacterias (obviamente separadas de Moneras), III-Protistas, IV-Hongos, V-Plantas, VI-Animales.
La gran profundidad evolutiva de los microorganismos
ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL
Características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya
Diferencia entre la estructura celular de Bacteria, Archaea y Eucarya Eter, ramificados Ester unido a glicerol Ester unidos a glicerol Lípidos de membrana SI SI NO (hopanoides) Esteroles en membrana NO NO SI Peptidoglicano en la pared 70S 80S 70S Tamaño ribosoma NO SI NO Organelos NO SI NO Membrana nuclear Archaea Eucarya Bacteria Propiedad
Estructura y fisiología Bacteriana
Estructura y función celular: PROCARIOTA BACTERIA ARQUEA
TAXONOMÍA
Rama de la biología que se ocupa de Nombrar, Organizar y Mostrar Relaciones entre seres vivos
Funciones:
1.Identificar y describir la unidad taxonómica básica o especie
2.Visualizar la forma apropiada de catalogar esas unidades
Tiene tres disciplinas de apoyo:
• La Clasificación
• La Nomenclatura
• La Identificación
TAXONOMIA MICROBIANA CLASIFICACION NOMENCLATURA IDENTIFICACIÓN Es rotular o nombrar unidades definidas por clasificación Características importantes de un microorganismo REINO DIVISIÓN CLASE ORDEN FAMILIA GENERO ESPECIE GENOTIPICAS FENOTIPICAS SISTEMA BINOMIAL Escherichia coli
nuevos: fingerprinting (ej. perfiles moleculares por restricción o amplificación de ADN)
Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos de caracteres:
Dominio Phylum Clase Orden Familia Genero Especie Bacteria Proteobacteria Gamma Proteobacteria Zymobacteria Enterobacteriales Enterobacteriaceae Escherichia Escherichia coli
Treponema pallidum Nombre binomial Clasificación científica ? Treponema pallidum Treponema pallidum Nombre binomial Clasificación científica ? Treponema pallidum Treponema pallidum Nombre binomial T.pallidum especie Treponema genero Siprochaetaceae Familia Spirochaetales Orden Schizomycetes Clase Spirochaete Philo Bacteria Reino Clasificación científica Treponema pallidum
Los agentes causales de enfermedades infecciosas humanas pertenecen a :
Bacterias
Hongos
Parásitos : protozoos y metazoos
virus
Clasificación de las Bacterias de importancia medica
Las bacterias
son más grandes y complejas que los virus (0.1 a 5 ó más µm de longitud).
DNA y RNA, pero sin núcleo.
Corresponde al dominio bacteria
algunos requieren célula huésped y son por lo tanto parásitos intracelulares estrictos (p.ej. Chlamydia , rickettsias, etc.).
Aunque incluyen muchos tipos fisiológicos distintos, y por lo tanto pueden vivir en cualquier tipo de ambiente, evidentemente a nosotros nos interesan las que pueden colonizar el cuerpo humano.
TAMAÑO: célula eucariota versus célula procariota
Por lo general, más pequeño que el de las células eucarióticas
Pero existen bacterias
Gigantes (>0,5 mm)
Enanas (<0,1 micra)
Un tamaño “típico”:
0,5 x 3 micras
Tamaño comparativo de bacterias, virus y ácidos nucleicos
Diversidad de procariotas: enfoque biomédico v/s virus
Estructura de la célula bacteriana
Membrana citoplasmática
Pared celular
Citoplasma o masa citoplasmática
Material nuclear
E. accesorios
Cápsulas
Flagelos
Pili
Esporas
Morfología bacteriana
ESFÉRICA O ELIPSOIDAL : COCOS
Son más resistentes a los cambios adversos del ambiente como la desecación.
CILÍNDRICA: BACILOS
Pueden tomar más fácilmente los nutrientes en solución diluída
ESPIRAL:
ESPIRILOS O ESPIROQUETA
Se propagan rápidamente
Bacilo único Diplobacilos Estreptobacilos Cocobacilos Vibrio Espirilo Espiroqueta Forma estrellada Forma cuadrada
Agrupamiento de las bacterias: a) cocos Agrupamiento de las bacterias:b) bacilos
Diplobacilos
Estreptobacilos
cocobacilos
ESTRUCTURA bacteriana
Las estructuras bacterianas las podemos clasificar, por razones didácticas, en estructuras constantes o accesorias.
Las estructuras constantes son las estructuras esenciales para la vida de la bacteria e incluyen
el citoplasma
Cromosoma bacteriano
la membrana celular y la pared celular.
Las estructuras accesorias: están presentes sólo en algunas de ellas y aunque no son indispensables para la vida, otorgan extraordinarias ventajas adaptativas a las bacterias que las poseen.
Otras macromoléculas, solutos, agua , nutrientes , etc
No tienen citoesqueleto.
Nucleoide bacteriano: ADN
haploide, Circular, Único
Material genético extracromosomal :
plasmidios
Inclusiones citoplasmáticas
Algunas bacterias tienen estructuras internas
Varian en cantidad y número
Difieren en sus contenidos
gránulos de almacenamiento - polifosfato,azufre, polihidroxibutirato (PHBs), glucogeno
vesículas de gas – flotación
Carboxisomas, clorosomas.
Gránulos de polihidroxibutirato (PHBs)
vesículas de gas flotación
Ribosomas 80S v/s 70 S
ADN cromosomal: nucloide bacteriano
Único
Monocatenario
ADN
Sin histonas
Funciones celulares
Plasmidios
ADN extracromosomal
Resistencia antibioticos
Metales pesados, UV
Síntesis de pigmentos
Membrana celular
Composición química
Funciones
Transporte de sustancias
Barrera de permeabilidad
En fot ó trofas: Estructuras i ntracitoplasmáticas(fotosintesis)
Respiración celular
Agentes reforzantes: esteroles
Archaea, membranas adaptadas a condiciones extremas - éteres de alcohol isoprenoide, algunas monocapas
PARED CELULAR
soporte físico de la célula
la estructura más externa cuando no existe cápsula.
protección física a la bacteria y también la protege del shock osmótico, dada la hipertonicidad celular.
algunos de sus elementos participan en la interacción agente-hospedero ,
facilitando la adherencia a los tejidos
protegiendo la bacteria de los mecanismos inespecíficos de defensas o induciendo una respuesta inflamatoria.
El componente básico de la pared celular es el peptidoglicano o mureína.
Dos grupos de bacterias carecen de pared celular:
Mycoplasma que poseen solamente membrana celular
las formas L derivadas de bacterias que perdieron su habilidad de sintetizar su pared celular
MET de Mycoplasma
Resistente a la penicilina G
Paredes de las eubacterias Esto le da al peptidoglicano su estructura de red, determinando su resistencia . La unión entre los tetrapéptidos de cadenas vecinas es inhibida por los antibióticos ß‑lactámicos . Existen diferencias en la composición y estructura de la pared celular entre las bacterias Gram (+) y Gram (-)
Gram + Gram- Bacteria
Estructura del Peptidoglicano
Ejemplos de entrecruzamientos en el peptidoglucano Directo (muchas Gram-negativas) Puente pentaglicina (algunas Gram positivas
PARED EN GRAM +
El péptidoglicano en varias capas grosor (80 – 90%)
Atraviesan el peptidoglicano polisacáridos ácidos, denominados ácidos teicoicos .
Los ácidos teicoicos son de dos clases:
poliglicerol fosfato y poliribitol fosfato.
Los poliglicerol fosfatos están unidos a la membrana celular y se les denomina ácidos lipoteicoicos
los poliribitol fosfato o ácidos teicoicos están unidos al peptidoglicano
Funciones:
Estabilización del peptidoglicán
Adhesión celular (“Adhesina”)
Le dan la carga negativa a la envoltura bacteriana
La membrana externa contiene numerosas proteínas , siendo las porinas las más abundantes. El LPS constituye una endotoxina, que se libera cuando la bacteria se divide o muere .
Se denominan así, porque forman poros que comunican el exterior con el espacio periplásmico.
Las porinas constituyen poros de difusión inespecíficos que permiten el paso de sustancias hidrofílicas y no mayores de 700 daltons (aminoácidos o disacáridos).
Las porinas más conocidas en E. coli son OmpC y OmpF.
PARED EN GRAM -
PARED EN GRAM -
El LPS es una molécula anfipática que contiene tres regiones diferentes: el lípido A, el core y el antígeno O.
El lípido A , es un complejo de azúcares, fosfatos, ácidos grasos y forma una bicapa con los fosfolípidos de la membrana.
Además, es el responsable de la toxicidad del LPS.
El core , es un oligosacárido de 4 a 5 azúcares, algunos infrecuentes como las heptosas y un azúcar de 8 carbonos, denominado ceto-deoxioctanoico (KDO) . usualmente específico de especies
El antígeno O , está formado por cadenas de 25 o más unidades de azúcares repetidas.
GRAM + GRAM -
Bacterias de importancia medica que no pueden ser observadas con la tinción Gram
Pared celular de Archaea
No contiene peptidoglicano
Puede ser de
pseudopeptidoglicano (pseudomureina) tiñe G+
pseudomureina cubierta de proteina,tiñe G+
monocapa superficial de proteina o glicoproteina, sin pseudomureina (alg halófilos, alg.metanogénicos y termoacidófilos) tiñe G-
Uniones tipo eter acidos grasos
Existen Archaea sin pared
Algunas cepas Algunas cepas Producciom exotoxina Mas resistente Mas susceptible Antibacteriana penicilina Resistente Sensible Lisozima Presente a veces Presente a veces capsula - El algunas cepas Esporulacion - Presente a menudo Acido teitoico + - Endotoxina + - Lipopolisacarido Delgada Gruesa Pared celular + - Membrana externa Gram - Gram + características
Síntesis de Peptidoglicano
Bactoprenol (C 55 alcohol isoprenoide) -- carrier lipídico que transporta el disacárido- pentapeptido del citoplasma al periplasma y lo inserta en la pared celular en crecimiento
La transpeptidación, es inhibida por penicilina
Transpeptidación Inhibido por la penicilina G.
Componentes no esenciales
Capsula
Pili sexual
Flagelo
Fimbria
Esporas
Plasmidos
Cubiertas extracelulares
Glicocalix: Material externo a la pared celular
Cápsulas - Material en la superficie celular
Capas mucilaginosas - Material adherido, menos fuertemente
Capa S: Subunidades proteicas o glicoproteicas. G+,
G- y Archaea. Pueden constituir la pared
Funciones
Protección contra defensas del huésped (fagocitosis)
Protección contra desecación
Protección contra virus, toxinas
Adhesión a superficies (células, objetos inanimados) formación de biofilms.
Protegen de protozoos , de ataques por agentes antimicrobianos,etc
La mayoría de las bacterias Gram (+) y Gram (-) sintetiza una cubierta de naturaleza polisacárida que las rodea.
Los exopolisacáridos son sintetizados en la membrana citoplasmática, atraviesan la pared celular y se establecen afuera.
Se clasifican de acuerdo a la relación con la superficie exterior de la bacteria y a su grado de rigidez en cápsulas y glicocálix .
Cápsulas: exopolisacaridos
Algunas bacterias segregan materiales mucosos: polisacáridos, polipéptidos y complejos de polisacáridos y proteínas (glucocálix)
Cápsula: cuando el material está dispuesto de un modo compacto alrededor de la célula
Capa mucosa : si el material es laxo, de modo que forma solo una capa difusa.
Evasión de una bacteria patógena capsulada del sistema complemento
Fimbria, Pili, Flagelo
Fimbria - filamento proteico corto, involucrado en funciones de adhesión a superficies.
Pelo sexual - unión a célula receptora durante la conjugación.
Flagelo - filamento proteico involucrado en la motilidad.
FIMBRIAS
también llamadas pili, son microfibrillas parecidas a pelos, que rodean en número de 100-200 a algunas bacterias Gram (-).
Miden 3-7 µm de diámetro, por lo que se observan sólo al microscopio electrónico.
un proteína estructural llamada pilina , que se dispone en cilindros rígidos
responsables de la adherencia específica de las bacterias a los tejidos del hospedero, explicando la especificidad de hospedero y de tejidos de las bacterias.
A) Monótrico B) Anfítrico C) Lofótrico D) Perítrico CLASIFICACIÓN POR POSICIÓN DEL FLAGELO
Endosporas
Resistencia al calor, radiación, desecación.
principalmente por los géneros Bacillus y Clostridium
supervivencia en ambientes desfavorables
DNA protegido por ácido dipicolínico y proteínas .
Luego de la activación por stress, la disponibilidad de nutrientes dispara la germinación y el crecimiento
La localización de la espora en la célula puede ser usada para la identificación
Características importantes de las esporas y sus implicaciones medicas.
Células Vegetativas-Endoesporas Resistente Sensible Sensibilidad lisozima elevada baja Resistencia: calor, radiación, compuestos químicos Bajo o ausente elevado Metabolismo baja elevada Actividad enzimática 5.5-6 7 pH citoplasma 10-25% 80-90% Contenido de agua presentes ausentes Pequeñas proteínas solubles en ácido presente ausente Ac. dipiconílico alto bajo Contenido de Calcio Endoespora Célula vegetativa Característica
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